| Project/Area Number |
22K14182
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 19010:Fluid engineering-related
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
鶴 若菜 佐賀大学, 海洋エネルギー研究所, 助教 (70823889)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | キャビテーション初生 / 均質媒体モデル / 深層学習 / キャビテーション / 初生 / 気泡核 / 境界層特性 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，キャビテーション流れの簡便かつ高精度予測手法の確立を目的としている．境界層特性の異なる流れ場における気泡核挙動の観察，キャビテーション初生過程の気泡核と周囲の流れの数値計算を行う．また，得られた結果用いた深層学習によるキャビテーション形態，初生位置などの分類を行い，各特徴量を評価して重要因子の抽出を行う．抽出した因子を取り入れたキャビテーションモデルを構築し，均質媒体モデルに組み込む．
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| Outline of Annual Research Achievements |
液体を用いる多くの流体機械において，キャビテーションは重大な問題となる．均質媒体モデルによるキャビテーション予測が広く行われているが，均質媒体モデルは，圧力が飽和蒸気圧以下であることのみが初生の条件であり，空間的な初生点を予測できない．また，キャビテーション初生は非常に複雑であるため，重要な因子や因子間の相互作用等，詳細は解明されていないため，重要因子の解明とキャビテーションモデルの高精度化が必要である．令和4年度は，キャビテーション初生に関する重要因子の抽出のため，流路形状の異なる流れ場でのキャビテーション初生位置と初生キャビテーション数を数値計算により調査した．流路形状は縮小拡大流路とした．異なる境界層特性の流れ場で調査を行うため，入口と出口高さおよび喉部高さを一定として，円弧形状の縮小・拡大部の曲率半径を変更して調査した．これにより，均質媒体モデルを用いた場合でも，剥離点や乱れ度により，キャビテーション初生時の圧力が異なることを明らかにした．加えて，剥離点が下流側であるほど，キャビテーション初生位置もやや下流側に位置することを明らかにした．しかし，初生点は剥離点より上流側に位置し，剥離点近傍から発生するとされるシート状のキャビテーションの初生位置からは乖離することを確認した．機械学習および深層学習によるキャビテーション初生の影響因子抽出のためのデータベース作成に着手し，解析コードの作成を行った．また，数値計算結果の検証とキャビテーション流れの観察のための実験装置製作に着手した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
各年度の予算の都合上，令和4年度は数値計算を主に行うこととしたが，数値計算に必要な格子生成ソフトの納期が，開発元のシステム変更等により大幅に遅れたため，数値計算結果を用いたキャビテーション初生のデータベース作成に遅れが生じた．未納品の間は，機械学習および深層学習の解析コード作成と実験装置製作に着手した．また，実験の計測機器およびソフトの価格高騰により，その他機器の一部構成を変更し対応した．
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| Strategy for Future Research Activity |
数値計算結果を用いたキャビテーション初生のデータベースを完成させる．そのため，令和4年度に行った数値計算に引き続き，①気泡核の数密度とサイズ分布の異なる条件での調査，②2流体モデルによる気泡核周囲の流れの調査を行う．また，実験装置を完成させ，③境界層特性の異なる流れ場の詳細な調査，④キャビテーション初生の観察，⑤気泡核および溶存酸素量の影響の調査，⑥数値計算結果の検証，および⑦実験結果を用いたキャビテーション初生のデータベース作成を行う．加えて，初生の影響因子抽出の解析コードにより，⑧各因子と初生位置および圧力との相関関係を調査する．
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