Investigation on the flow characteristics and optimization of small and long supersonic nozzle with shock waves for super wear-resistant coating

• Project/Area Number: 19760121
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Fluid engineering
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: KATANODA Hiroshi Kagoshima University, 工学部, 准教授 (40336946)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥3,690,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2008: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2007: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
• Keywords: 超音速流れ / 圧縮性流れ / 耐磨耗コーティング / 衝撃波

Research Abstract

機械部品表面の硬度を高める新しい方法の1つとして,耐摩耗性を有する固体粉末を超音速気流により機械部品表面に吹き付けてコーティングを行う手法が注目を集めている.本研究では,超高耐磨耗コーティングを行うための超音速ノズルにおける気流の状態と固体粒子の速度について,主に数値シミュレーションにより調べた.研究の結果,ノズル形状およびノズルスロート上流のガス状態と固体粒子の速度との関係が明らかになった.

Research Products

• [Journal Article] 吹き出し管を粉体層内へ挿入した場合の吸込みノズルの空気輸送特性に及ぼす挿入長さ比の影響 (2009)
  • Author(s): 福原稔,池口昌宏,藏ノ下昌平,高本健太,片野田洋,飯野直子,椎保幸
  • Journal Title: 粉体工学会誌 第46巻 Pages: 90-97
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 吹き出し管を粉体層内へ挿入した場合の吸込みノズルの空気輸送特性に及ぼす挿入長さ比の影響 (2009)
  • Author(s): 福原稔, 他6名
  • Journal Title: 粉体工学会誌 46・2 Pages: 90-97
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Numerical Simulation of Temperature Uniformity within Solid Particles in Cold Spray (2008)
  • Author(s): H. Katanoda
  • Journal Title: Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering Vol.2 Pages: 58-69
  • NAID: 130000078966
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 溶射技術者のための圧縮性流体力学前編 (2008)
  • Author(s): 片野田洋
  • Journal Title: 溶射技術 Vol.27 Pages: 63-68
• [Journal Article] 溶射技術者のための圧縮性流体力学後編 (2008)
  • Author(s): 片野田洋
  • Journal Title: 溶射技術 Vol.28 Pages: 52-58
• [Journal Article] Warm Spraying : An Improved Spray Process to Deposit Novel Coatings (2008)
  • Author(s): J. Kawakita, H. Katanoda, M. Watanabe, K. Yokoyama, S. Kuroda
  • Journal Title: Surface Coatings and Technology Vol.202 Pages: 4369-4373
• [Journal Article] Warm Spraying-A Novel Coating Process Based on High-Velocity Impact of Solid Particles (2008)
  • Author(s): S. Kuroda, J. Kawakita, M. Watanabe and H. Katanoda
  • Journal Title: Science and Technology of Advanced Materials Vol.9 Pages: 1-17
  • NAID: 120004225395
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 水力輸送特性に及ぼす排砂促進板の設置間隔および全長の影響 (2008)
  • Author(s): 福原稔,山内孝太,片野田洋,飯野直子,亀田昭雄,川越知明
  • Journal Title: 可視化情報学会論文集 Vol.28 Pages: 62-68
  • NAID: 130004438203
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Warm Spraying : An Improved Spray Process to Deposit Novel Coatings (2008)
  • Author(s): J. Kawakita, et.al.
  • Journal Title: Surface Coatings and Technology 202・18 Pages: 4369-4373
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Warm Spraying-A Novel Coating Process Based on High-Velocity Impact of Solid Particles (2008)
  • Author(s): S. Kuroda, et.al.
  • Journal Title: Science and Technology of Advanced Materials 9・1 Pages: 1-17
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 水力輸巻特性に及ぼす排砂促進板の設置間隔および金長の影響 (2008)
  • Author(s): 福原稔, 他5名
  • Journal Title: 可視化情報学会論文集 28・9 Pages: 62-68
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Numerical Simulation of Acceleration and Heating of Cold Sprayed Polymer Particles (2008)
  • Author(s): H. Katanoda
  • Journal Title: Proc. 3rd Tsukuba International Coatings Symposium Pages: 39-40
• [Journal Article] Numerical Modeling of Warm Spray (Two-Stage HVOF) Process (2008)
  • Author(s): H. Katanoda, et.al.
  • Journal Title: Proc. International Thermal Spray Conference 2008 Pages: 647-656
• [Journal Article] Numerical Study on Supersonic Impinging Jet from Cold Spray Nozzle (2008)
  • Author(s): H. Katanoda, et.al.
  • Journal Title: Proc. 12th Asian Congress on Fluid Mechanics Pages: 4-4
• [Journal Article] Numerical Simulation of Temperature Uniformity within Solid Particles in Cold Spray (2008)
  • Author(s): H. Katanoda
  • Journal Title: J. Solid Mechanics and Material Engineering 2・1 Pages: 58-69
  • NAID: 130000078966
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 溶射技術者のための圧縮性流体力学 前編 (2008)
  • Author(s): 片野田洋
  • Journal Title: 溶射技術 27・4 Pages: 63-68
• [Journal Article] Numerical Simulation on Impact Velocity of Ceramic Particles Propelled by Supersonic Nitrogen Gas Flow in Vacuum Chamber (2007)
  • Author(s): H. Katanoda, M. Fukuhara and N. Iino
  • Journal Title: Materials Transactions Vol.48 Pages: 1463-1468
  • NAID: 10019486847
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 吹出し管を備えた吸込みノズルの空気輸送特性に及ぼす管径比の影響 (2007)
  • Author(s): 福原稔,大牟礼智弘,池口昌宏,片野田洋,飯野直子,椎保幸
  • Journal Title: 粉体工学会誌 44巻 Pages: 790-797
  • NAID: 10019778874
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Numerical Study of Combination Parameters for Particle Impact Velocity and Temperature in Cold Spray (2007)
  • Author(s): H. Katanoda, M. Fukuhara and N. Iino
  • Journal Title: J. Thermal Spray Technology Vol.1 Pages: 627-633
  • NAID: 120004225392
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Numerical Simulation on Impact Velocity of Ceramic Particles Propelled by Supersonic Nitrogen Gas Flow in Vacuum Chamber (2007)
  • Author(s): H. Katanoda., et. al.
  • Journal Title: Materials Transactions 48・6 Pages: 1463-1468
  • NAID: 10019486847
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 吹出し管を備えた吸込みノズルの空気輸送特性に及ぼす管径比の影響 (2007)
  • Author(s): 福原稔, 他4名
  • Journal Title: 粉体工学会誌 44・11 Pages: 790-797
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Numerical Study of Combination Parameters for Particle Impact Velocity and Temperature in Cold Spray (2007)
  • Author(s): H. Katanoda., et. al.
  • Journal Title: J. Thermal Spray Technology 15・5-6 Pages: 627-633
  • NAID: 120004225392
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Numerical Study of Combination Parameters for Particle Impact Velocity and Temperature in Cold Spray (2007)
  • Author(s): H. Katanoda, et. al.
  • Journal Title: Proc. International Thermal Spray Conference 2007 Pages: 72-77
  • NAID: 120004225392
• [Journal Article] Densification of Ti Coatings by Bi-modal Size Distribution of Feedstock Powder during Warm Spraying (2007)
  • Author(s): J. Kawakita, et. al.
  • Journal Title: Proc. International Thermal Spray Conference 2007 Pages: 43-47
• [Journal Article] Fabrication of Ti Coatings by an Improved Atmospheric Spray Process (2007)
  • Author(s): J. Kawakita, et. al.
  • Journal Title: Proc. 11th World Conference on Titanium Pages: 4-4
• [Presentation] 低密度超音速噴流により加速される微粒子挙動の数値シミュレーション (2008)
  • Author(s): 川邊裕一,片野田洋,福原稔
  • Organizer: 日本溶射協会第88回全国講演大会
  • Place of Presentation: 北九州
  • Year and Date: 2008-12-11
• [Presentation] 基材直前の衝撃波を考慮したコールドスプレーの一次元解析 (2008)
  • Author(s): 野畑将平,片野田洋,福原
  • Organizer: 日本溶射協会第88回全国講演大会
  • Place of Presentation: 北九州
  • Year and Date: 2008-12-11
• [Presentation] 2段高速フレーム溶射ガン内の混合に関する研究 (2008)
  • Author(s): 桐明拓郎,片野田洋,福原稔,橘木
  • Organizer: 日本溶射協会第88回全国講演大会
  • Place of Presentation: 北九州
  • Year and Date: 2008-12-11
• [Presentation] 2段高速フレーム溶射プロセスの一次元解析 (2008)
  • Author(s): 橘木孝尚,片野田洋,福原稔,桐明拓郎,川喜多仁,黒田聖治
  • Organizer: 日本溶射協会第88回全国講演大会
  • Place of Presentation: 北九州
  • Year and Date: 2008-12-11
• [Presentation] 低密度超音速噴流により加速される微粒子挙動の数値シミュレーション (2008)
  • Author(s): 川遊裕一, 他2名
  • Organizer: 日本溶射協会第88回全国講演大会
  • Place of Presentation: 日本(北九州)
  • Year and Date: 2008-12-11
• [Presentation] 基材直前の衝撃波を考慮したコールドスプレーの一次元解析 (2008)
  • Author(s): 野畑将平, 他2名
  • Organizer: 日本溶射協会第88回全国講演大会
  • Place of Presentation: 日本(北九州)
  • Year and Date: 2008-12-11
• [Presentation] 2段高速フレーム溶射ガン内の混合に関する研究 (2008)
  • Author(s): 桐明拓郎, 他3名
  • Organizer: 日本溶射協会第88回全国講演大会
  • Place of Presentation: 日本(北九州)
  • Year and Date: 2008-12-11
• [Presentation] 2段高速フレーム溶射プロセスの一次元解析 (2008)
  • Author(s): 橘木孝尚, 他5名
  • Organizer: 日本溶射協会第88回全国講演大会
  • Place of Presentation: 日本(北九州)
  • Year and Date: 2008-12-11
• [Presentation] 超小型人工衛星KSATの熱解析 (2008)
  • Author(s): 濱田輝洋, 他3名
  • Organizer: 日本航空宇宙学会西部支部講演会
  • Place of Presentation: 日本(福岡)
  • Year and Date: 2008-11-24
• [Presentation] Numerical Simulation of Acceleration and Heating of Cold Sprayed Polymer Particles (2008)
  • Author(s): H. Katanoda
  • Organizer: 3rd Tsukuba International Coatings Symposium
  • Place of Presentation: Tsukuba
  • Year and Date: 2008-10-31
• [Presentation] Numerical Simulation of Acceleration and Heating of Cold Sprayed Polymer Particles (2008)
  • Author(s): H. Katanoda
  • Organizer: 3rd Tsukuba International Coatings Symposium
  • Place of Presentation: 日本(筑波)
  • Year and Date: 2008-10-31
• [Presentation] Numerical Study on Supersonic Impinging Jet from Cold Spray Nozzle (2008)
  • Author(s): H. Katanoda and M. Fukuhara
  • Organizer: 12th Asian Congress on Fluid Mechanics
  • Place of Presentation: Korea
  • Year and Date: 2008-08-20
• [Presentation] Numerical Study on Supersonic Impinging Jet from Cold Spray Nozzle (2008)
  • Author(s): H. Katanoda, et.al.
  • Organizer: 12th Asian Congress on Fluid Mechanics
  • Place of Presentation: 韓国(大田)
  • Year and Date: 2008-08-19
• [Presentation] 水力輸送特性に及ぼす排砂促進板高さ比の影響 (2008)
  • Author(s): 川越知明, 他4名
  • Organizer: 第36回可視化情報シンポジウム
  • Place of Presentation: 日本(東京)
  • Year and Date: 2008-07-22
• [Presentation] 吹出し管を備えた吸込みノズルの空気輸送特性に及ぼす張出し長さ比の影響 (2008)
  • Author(s): 藏ノ下昌平, 他4名
  • Organizer: 第36回可視化情報シンポジウム
  • Place of Presentation: 日本(東京)
  • Year and Date: 2008-07-22
• [Presentation] 管径比の異なる同軸二重円管を用いた衝突噴流の伝熱および流動特性 (2008)
  • Author(s): 塩屋貴之, 他4名
  • Organizer: 第36回可視化情報シンポジウム
  • Place of Presentation: 日本(東京)
  • Year and Date: 2008-07-22
• [Presentation] Numerical Modeling of Warm Spray (Two-Stage HVOF) Process (2008)
  • Author(s): H. Katanoda, J. Kawakita and S. Kuroda
  • Organizer: International Thermal Spray Conference 2008
  • Place of Presentation: Maastricht
  • Year and Date: 2008-06-24
• [Presentation] Numerical Modeling of Warm Spray (Two-Stage HVOF) Process (2008)
  • Author(s): H. Katanoda, et.al.
  • Organizer: International Thermal Spray Conference 2008
  • Place of Presentation: オランダ (マーストリヒト)
  • Year and Date: 2008-06-04
• [Presentation] 2段高速フレーム溶射ガン内の高速流の混合に関する気体力学的研究 (2007)
  • Author(s): 新名巧,片野田洋,福原稔,飯野直子,桐明拓郎
  • Organizer: 日本機械学会熱工学コンファレンス
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2007-11-23
• [Presentation] 2段高速フレーム溶射ガン内の高速流の混合に関する気体力学的研究 (2007)
  • Author(s): 新名巧, 他4名
  • Organizer: 日本機械学会熱工学コンファレンス2007
  • Place of Presentation: 日本
  • Year and Date: 2007-11-23
• [Presentation] コールドスプレー粒子の温度の非一様性に与える粒子噴射位置の影響 (2007)
  • Author(s): 片野田洋
  • Organizer: 2007年度溶射合同講演大会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2007-11-19
• [Presentation] ウォームスプレーにより熱的劣化を抑制した不浸透性ポリエチレンコーティングの作成 (2007)
  • Author(s): 川喜多仁,小松誠幸,片野田洋,黒田聖治
  • Organizer: 2007年度溶射合同講演大会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2007-11-19
• [Presentation] コールドスプレー粒子の温度の非一様性に与える粒子噴射位置の影響 (2007)
  • Author(s): 片野田洋
  • Organizer: 2007年度溶射合同講演大会
  • Place of Presentation: 日本
  • Year and Date: 2007-11-19
• [Presentation] ウォームスプレーにより熱的劣化を抑制した不浸透性ポリエチレンコーティングの作成 (2007)
  • Author(s): 川喜多仁, 他3名
  • Organizer: 2007年度溶射合同講演大会
  • Place of Presentation: 日本
  • Year and Date: 2007-11-19
• [Presentation] 低密度音速噴流により加速される粒子速度のシミュレーション (2007)
  • Author(s): 大田慎介,片野田洋,福原稔,飯野直子
  • Organizer: 日本機械学会第85期流体工学部門講演会講演会
  • Place of Presentation: 広島
  • Year and Date: 2007-11-17
• [Presentation] 2段高速フレーム溶射ガン内の高速流の混合に関する基礎研究 (2007)
  • Author(s): 新名巧,片野田洋,福原稔,飯野直子,桐明拓郎
  • Organizer: 日本機械学会第85期流体工学部門講演会
  • Place of Presentation: 広島
  • Year and Date: 2007-11-17
• [Presentation] 低密度音速噴流により加速される粒子速度のシミュレーション (2007)
  • Author(s): 大田慎介, 他3名
  • Organizer: 日本機械学会第85期流体工学部門講演会
  • Place of Presentation: 日本
  • Year and Date: 2007-11-17
• [Presentation] 2段高速フレーム溶射ガン内の高速流の混合に関する基礎研究 (2007)
  • Author(s): 新名巧, 他4名
  • Organizer: 日本機械学会第85期流体工学部門講演会
  • Place of Presentation: 日本
  • Year and Date: 2007-11-17
• [Presentation] コールドスプレーにおける粒子温度の一様性に関する数値シミュレーション (2007)
  • Author(s): 片野田洋
  • Organizer: 日本機械学会M&M材料力学カンファレンス
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2007-10-25
• [Presentation] コールドスプレーの皮膜特性に及ぼすノズル長さの影響 (2007)
  • Author(s): 榊和彦,片野田洋,清水保雄
  • Organizer: 日本機械学会M&M 材料力学カンファレンス
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2007-10-25
• [Presentation] コールドスプレーにおける粒子温度の一様性に関する数値シミュレーション (2007)
  • Author(s): 片野田洋
  • Organizer: 日本機械学会M&M材料力学カンファレンス
  • Place of Presentation: 日本
  • Year and Date: 2007-10-24
• [Presentation] コールドスプレーの皮膜特性に及ぼすノズル長さの影響 (2007)
  • Author(s): 榊和彦, 他2名
  • Organizer: 日本機械学会M&M材料力学カンファレンス
  • Place of Presentation: 日本
  • Year and Date: 2007-10-24
• [Presentation] 数値シミュレーションによる高速フレーム溶射ガンからの超音速噴流の可視化 (2007)
  • Author(s): 山本秀樹,片野田洋,松尾一泰
  • Organizer: 可視化情報シンポジウム
  • Place of Presentation: 岐阜
  • Year and Date: 2007-09-26
• [Presentation] 数値シミュレーションによる高速フレーム溶射ガンからの超音速噴流の可視化 (2007)
  • Author(s): 山本秀樹, 他2名
  • Organizer: 可視化情報シンポジウム
  • Place of Presentation: 日本
  • Year and Date: 2007-07-24
• [Presentation] Fabrication of Ti Coatings by an Improved Atmospheric Spray Process (2007)
  • Author(s): J. Kawakita, H. Katanoda, M. Watanabe, K. Yokoyama, T. Wu, S. Kuroda
  • Organizer: Proc. 11th World Conference on Titanium
  • Place of Presentation: Kyoto
  • Year and Date: 2007-06-07
• [Presentation] 減圧コールドスプレーにおける粒子の衝突速度に関する考察 (2007)
  • Author(s): 片野田洋,福原稔,飯野直子
  • Organizer: 日本溶射協会2007年度春季全国講演大会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2007-06-07
• [Presentation] 減圧コールドスプレーにおける粒子の衝突速度に関する考察 (2007)
  • Author(s): 片野田洋, 他2名
  • Organizer: 日本溶射協会2007年度春季全国講演大会
  • Place of Presentation: 日本
  • Year and Date: 2007-06-07
• [Presentation] Fabrication of Ti Coatings by an Improved Atmospheric Spray Process (2007)
  • Author(s): J. Kawakita, et. al.
  • Organizer: 11th World Conference on Titanium
  • Place of Presentation: 日本
  • Year and Date: 2007-06-03
• [Presentation] Numerical Study of Combination Parameters for Particle Impact Velocity and Temperature in Cold Spray (2007)
  • Author(s): H. Katanoda, M. Fukuhara and N. Iino
  • Organizer: Proc. International Thermal Spray Conference 2007
  • Place of Presentation: Beijing
  • Year and Date: 2007-05-16
• [Presentation] Densification of Ti Coatings by Bi-modal Size Distribution of Feedstock Powder during Warm Spraying (2007)
  • Author(s): J. Kawakita, M. Watanabe, S. Kuroda and H. Katanoda
  • Organizer: Proc. International Thermal Spray Conference 2007
  • Place of Presentation: Beijing
  • Year and Date: 2007-05-16
• [Presentation] Numerical Study of Combination Parameters for Particle Impact Velocity and Temperature in Cold Spray (2007)
  • Author(s): H. Katanoda., et. al.
  • Organizer: International Thermal Spray Conference 2007
  • Place of Presentation: 中国
  • Year and Date: 2007-05-14
• [Presentation] Densification of Ti Coatings by Bi-modal Size Distribution of Feedstock Powderduring Warm Spraying (2007)
  • Author(s): J. Kawakita, et. al.
  • Organizer: International Thermal Spray Conference 2007
  • Place of Presentation: 中国
  • Year and Date: 2007-05-14
• [Patent(Industrial Property Rights)] スプレーガン (2007)
  • Inventor(s): 川喜多仁, 他2名
  • Industrial Property Rights Holder: 川喜多仁, 他2名
  • Industrial Property Number: 2007-184341
  • Filing Date: 2007-07-13