非定常シートキャビテーションの内部・外部流動と熱力学的効果のモデリング

Research Project

Project/Area Number	16760132
Research Category	Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Fluid engineering
Research Institution	Kyushu University
Principal Investigator	渡邉聡九州大学, 大学院工学研究院, 助教授 (50304738)
Project Period (FY)	2004 – 2005
Project Status	Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help	¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000) Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000) Fiscal Year 2004: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Keywords	キャビテーション / 熱力学的効果 / 非定常現象 / 液体機械 / 低温流体 / 流体機械
Research Abstract	キャビテーション発生時には,キャビティの周囲の流体が蒸発熱を奪われるためその温度が低下し,それに伴う飽和蒸気圧の低下によってキャビティの成長が抑制される.この現象はキャビテーションの熱力学的効果として知られているが,その詳細はまだ解明されておらず,特に非定常流れにおける熱力学的効果の役割は明らかでない.本年度は,1.熱力学的効果を考慮した非定常キャビテーションの解析および定常キャビティに対する蒸気圧曲線の非線形効果の解析を行うとともに,前年度に引き続き,2.空気吹き込みによる模擬キャビティに関する実験的研究を行った. 1.キャビテーションの熱力学的効果に関する数値解析まず,申請者らが前年度に確立したキャビテーションの熱力学的効果を考慮した特異点解析法を非定常に拡張し,旋回キャビテーション,交互翼キャビテーションの解析を行った.その結果,熱力学的効果によりこれらの不安定現象の発生は遅れるがキャビティ長で整理するとおおむね特定のキャビティ長で発生が開始すること,旋回キャビテーションの伝播速度比が増加することなどが判明した.また,液種の影響を見るためにFreonR-114および液体窒素を想定した定常解析を行ったところ,液体窒素は蒸気圧曲線の非線形性が強く非線形効果を考慮する必要があることが判明した. 2.空気吹き込みによる翼面キャビテーションの模擬実験キャビテーションの熱力学的効果のより厳密なモデル化にはキャビティ内外の流動構造の解明が重要である.ここでは,空気吹き込みによる単独翼(NACA0015)の模擬キャビティについて,空気吹込み量とキャビティの状態(部分,遷移,スーパーキャビティ)との対応関係を明らかにするとともに,翼面周囲の非定常圧力場と模擬キャビティの挙動を同時計測し,空気吹込み量とこれらとの関係を調査した.