乱流・層流剥離渦とキャビテーション気泡との相互干渉

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05650182
• Research Institution: KANAZAWA INSTITUTE OF TECHNOLOGY
• Principal Investigator: 佐藤 恵一 金沢工業大学, 工学部, 教授 (50113030)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 深沢 塔一 金沢工業大学, 工学部, 教授 (80143171) ; 増山 豊 金沢工業大学, 工学部, 教授 (10101362)
• Keywords: キャビテーション / 剥離流れ / 渦 / 干渉問題 / 気泡流れ / 臨界領域 / 乱流遷移 / 鈍頭物体

Research Abstract

平成6年度においては本研究テーマを大きく3つの側面より取り上げている。1番目は染料を流れ中に注入する可視化技術を用いて円柱の剥離パターンを可視化することである。これより特異なキャビテーション過程として知られるダブルピーク・キャビテーション過程が層流剥離パターンから乱流剥離パターンに移行することによって生み出されることを明確にしめした。また、背圧係数の観点からもこのことを証明した。つまり、キャビエーションによる剥離パターンの遷移は渦の強さの変化をうみだしキャビテーションそのものも抑制した。2つ目は円柱の後端部にスプリッタ板をつけて渦の放出パターンを制御しその変化を調べることである。スプリッタ板効果により剥離によって生じた渦間の干渉が抑制されるとともにキャビテーションそのものも抑制されることが明らかにされた。3つ目は渦キャビテーションにおいて気泡崩壊時近傍における衝撃力と高速度ビデオによる気泡様相とを同時計測できる計測システムを作り、その特性を明らかにすることである。この試みも比較的うまくいき渦中に生じた紐状および塊状キャビテーション気泡の成長・崩壊の様相を非常に短い時間分解能でとらえることができ、それぞれのタイプの特徴や渦との関連などを明らかにした。また、試験物体として円柱の他にもうひとつの代表的な鈍頭物体である三角柱を作成した。後者は円柱とは異なり剥離パターンが層流剥離から乱流剥離へと変化しない特徴をもつ。さらに試験流路もより高流速の実験を可能とするために収縮流路を作成し、高速流れ中での特性を検討した。

Research Products

• [Publications] 佐藤恵一: "Transition of Cavitation Bubble Pattern and Flow Regime" Proc.2nd Int.Symp.on Cavitation. 57-62 (1994)
• [Publications] 佐藤恵一: "円柱のキャビテーション過程における流れ場の遷移に関する検討" 日本機械学会論文集. 60. 1876-1882 (1994)
• [Publications] 小川直哉: "剥離領域における渦キャビテーションの気泡運動の詳細" 日本機械学会講演論文集. 940. 185-186 (1994)
• [Publications] 佐藤恵一: "渦キャビテーションの崩壊時近傍における気泡挙動と衝撃力" 日本機械学会講演論文集. (発表予定). (1995)