ミーティング資料 2009/Apr/28 (Tue) 森田 1 B案（コアをユニット化）の図 2 ヤング率：7.8×109 [Pa] ポアソン比：0.32 FRP窓の変形 Y方向の変形量 0.75 MPa 35mm 176mm 481mm Y X [m] 3 FRP窓の変形 X方向の変形量 0.75 MPa 35mm 176mm 481mm Y X [m] 4 乱流可視化実験＠Ｄ１実験棟（ＫＥＫ） 09/Apr/16 (Thu) 影山、森田、高橋本間 5 セットアップ墨汁圧力ゲージ流量計アクリル流路 W×L×H =80mm×470mm×3mm 容器 W×L×H =14cm×23.5cm×12.5cm １分間に何リットル溜まるか計測して流量を出す。 6 墨汁入口アクリル流路断面積調節のためのアルミ板白く塗装してある。アクリル流路装置全景圧力ゲージ流量計 7 臨界速度臨界レイノルズ数を典型的な値2320とする。レイノルズ数Reは Re  UL  U：代表速度、Ｌ：代表長さ、ν：動粘性係数よって臨界速度ULは 1atm,20℃の水の動粘性係数  Re 1.0038106  2320   0.4[m / s] （機械工学便覧） U L  L 0.00578 アクリル流路の寸法（断面0.08[m]×0.003[m]）から L 4  0.08 0.003  0.00578[m] 2(0.08 0.003) 8 測定結果流速 [m/s] 流量計の読み [L/min] 容器で求めた流量 [L/min] 圧力 [kgf/cm2] 層流or乱流 0.23 3.3 0.1 層流 3.3[L/min]より小さすぎて読めない 0.61 7.5 8.8 0.13 乱流 12 13.2 0.13 乱流 20 20.7 0.14 乱流 30 流量が大きすぎて計れない 0.19 乱流 8.8[L/min]より 0.92 13.2[L/min]より 1.4 20.7[L/min]より 2.1 30[L/min]より層流、乱流は目視で確認している。 9 0.23 [m/s] （層流） 10 0.61 [m/s] （乱流） 11 0.92 [m/s] （乱流） 12 1.4 [m/s] （乱流） 13 2.1 [m/s] （乱流） 14 現行MRコアの３次元熱応力計算（メッシュ粗い） 15 モデルこの断面は自由に動ける。カット幅を考えない。ドーナツの1/4を取り出して一つの断面に周方向変位ゼロの条件を課す。 16 コアの物性値計算 a  2 106[m],b  18106[m] a b 線熱膨張係数 a  b a b   e  F (a  b)(Te  Ts ) a  b ab  e  60106 [/ K ], F  10.6 106 [/ K ] より、 h   16106 [/ K ] 縦弾性係数（ヤング率）  ab E  より、  a  b 1 a 1 b 1   E a  b Ee a  b E F エポキシ a e  a(Te  Ts )  a Ee     e a FINEMET Ee  3.2 109 [ Pa], EF  200109 [ Pa] b 線熱膨張係数 F  より、 b(Te  Ts ) E  28109 [ Pa]  b EF     F b 縦弾性係数（ヤング率） 17 コアの横弾性係数 FINEMETの横弾性係数ヤング率 EF 200109 GF    76109 [ Pa] 2(1   F ) 2(1  0.32) ポアソン比エポキシの横弾性係数 Ee 3.2 109 Ge    1.2 109 [ Pa] 2(1   e ) 2(1  0.34) 層に平行な方向のずれには柔らかなエポキシが主な役割を果たすので、層に平行な面の横弾性係数は1.2×109[Pa] その他の方向のずれはFINEMETが主になるのでその他の面の横弾性係数は76×109[Pa]とする。 18 応力計算割線線膨張率[10-6/K] エポキシ層：60 FRP径方向：23 FRPその他方向：7 コア径方向：16 コアその他方向：10.6 ヤング率[MPa] エポキシ層：3.2×103 FRP：7.8×103 コア径方向：28×103 コアその他方向：200×103 ポアソン比エポキシ層：0.34 FRP：0.32 コア：0.32 横弾性係数[MPa] コア径方向垂直面： 1.2×103 コアその他の面： 76×103 物性値熱計算熱伝導率[W/m/K] コア径方向：0.6 コアその他方向：7.1 エポキシ層：0.2 FRP径方向：0.4 FRPその他方向：0.8 FRPのヤング率は径方向：7.6×103 その他方向：8.0×103 ほぼ等しいので等方的と考えて平均の値 7.8×103 を使う。 FRPのポアソン比も径方向：0.319 その他方向：0.313 ほぼ等しいので等方的と考えて平均の値 0.316=0.32 を使う。エポキシ層の厚みは0.3mm FRPカラーの厚みは2mm 参照温度（応力ゼロの温度）は30度エポキシとFRPの物性値はプラスチック基複合材料を知る事典（アグネ）を参考にした。 FINEMETの線熱膨張係数、ヤング率、ポアソン比には日立金属株式会社の測定値を用いた。コアのポアソン比は他の金属材料と同等と考えて0.32を使う。 19 現行MRコアの発熱分布カット幅10mmでは磁場分布が一様になるので発熱も一様（7.5×105 [W/m3]）とした。コア1枚当たり 12kWの発熱として考えている。メッシュの設定 mshkey,1 esize,0.005 vsel,s,mat,,2 !epoxy vmesh,all esize,0.05 vsel,s,mat,,3 !FRP vmesh,all esize,0.1 vsel,s,mat,,1 !core vmesh,all 20 現行MRコア（コア一枚当たり12kWの発熱） Z この面に熱伝達係数500[W/m2/K], 30℃ R 120.5 400 43.4℃ R-component of stress Z 92.1℃ R-component of stress Z R -10.1MPa 7.20MPa カットしてない面 R -10.1MPa カット面 7.20MPa 21 現行MRコア（コア一枚当たり12kWの発熱） Z この面に熱伝達係数500[W/m2/K], 30℃ R 120.5 400 43.4℃ 92.1℃ Phi-component of stress Phi-component of stress Z Z R -13.8MPa 43.5MPa カットしてない面 R -13.8MPa カット面 43.5MPa 22 現行MRコア（コア一枚当たり12kWの発熱） Z この面に熱伝達係数500[W/m2/K], 30℃ R 120.5 400 43.4℃ Z-component of stress 92.1℃ Z-component of stress Z Z R R -2.43MPa 26.3MPa カットしてない面 -2.43MPa カット面 26.3MPa 23 現行MRコア（コア一枚当たり12kWの発熱） Z この面に熱伝達係数500[W/m2/K], 30℃ R 120.5 400 43.4℃ 92.1℃ R-Phi shear stress R-Phi shear stress Z Z R R -2.43MPa 26.3MPa カットしてない面 -2.43MPa カット面 26.3MPa 24 現行MRコア（コア一枚当たり12kWの発熱） Z この面に熱伝達係数500[W/m2/K], 30℃ R 120.5 400 43.4℃ Phi-Z shear stress 92.1℃ Phi-Z shear stress Z Z R R -1.72MPa 4.13MPa カットしてない面 -1.72MPa カット面 4.13MPa 25 現行MRコア（コア一枚当たり12kWの発熱） Z この面に熱伝達係数500[W/m2/K], 30℃ R 120.5 400 43.4℃ Z-R shear stress 92.1℃ Z-R shear stress Z Z R R -2.61MPa 3.02MPa カットしてない面 -2.61MPa カット面 3.02MPa 26