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1996 Fiscal Year Final Research Report Summary

Study on Cavitation Erosion Mechanism and its Prediction

Research Project

Project/Area Number 07044124
Research Category

Grant-in-Aid for international Scientific Research

Allocation TypeSingle-year Grants
SectionJoint Research
Research InstitutionUniversity of Tokyo

Principal Investigator

KATO Hiroharu  Department of Naval Architecture and Ocean Engineering, University of Tokyo, Professor, 大学院・工学系研究科, 教授 (00010695)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) RETAILLEAU A  ACB-C.E.R.G., 研究員
DOREY J.M  EDF/DER, 研究部機械工学部門, 研究員
LECOFFRE Y  YLEC Consultants, コンサルタンツ社, 主席研究員
WOILLEZ J  ACB-C.E.R.G., 主任研究員
LAVIGNE S  ACB-C.E.R.G, 研究員
REBOUD J.L  CREMHyG, 研究員
FRANC J.P  LEGI/IMG, 研究員
MICHEL J.M  LEGI/IMG, 主任研究員
FUJIKAWA Shigeo  Dept.of Mechanical System Eng.Toyama Prefectural University, 工学部, 教授 (70111937)
HATTORI Shuji  Dept.of Mechanical Engineering, Fukui University, 工学部, 助教授 (00143933)
IWAI Yoshiro  Dept.of Mechanical Engineering, Fukui University, 工学部, 教授 (40115291)
SOYAMA Hitoshi  Institute of Fluid Science, Tohoku University, 工学部, 助教授 (90211995)
IKOHAGI Toshiaki  Institute of Fluid Science, Tohoku University, 流体科学研究所, 教授 (90091652)
YAMAGUCHI Hazime  Dept.of Naval Architecture and Ocean Eng.University of Tokyo, 大学院・工学系研究科, 助教授 (20166622)
MATSUMOTO Youichiro  Dept.of Mechanical Engineering, University of Tokyo, 大学院・工学系研究科, 教授 (60111473)
Project Period (FY) 1995 – 1996
KeywordsCavitation / Erosion / Bubble Collapse / Imbact Force / Sensor / Prediction Method / Pit / Model Test
Research Abstract

The main objective of this two year program is research on mechanism of cavitation erosion and its prediction.
Impact force caused by collapsing cavity bubble is a key property and the measurement is desirable mostly both for research of the mechanism and for the prediction. Two members stayd two months in 1995 and 1996 at IMG,Grenoble for cooperative research experiments on the reliability and the accuracy of sensors. Two types of piezo sensors (piezo ceramic and PVDF) and a new sensor of MgO crystal were tested in a vortex cavitation erosion testing facility, named Cavermod. The gain of the three sensors agreed very well among them and it was confirmed that those sensors can be used as standard.
The following researches were made by the members of the present program.
1. Numerical analysis of cloud cavitation and impinging vortex cavitation.
2. Estimation of impact pressure distribution by analysing measured pit shapes on metal surface.
3. Prediction of erosion intensity on prototype from pit counting of model assuming Strouhal similarity and water-hammer effect.
4. Prediction of erosion intensity from measured impact force distribution.
5. Proposal of a scenario for prediction of impact force distribution without experiment.
6. Effect of fluid properties such as acoustic impedance, surface tension, viscosity, on erosion.

  • Research Products

    (63 results)

All Other

All Publications (63 results)

  • [Publications] 金野祥久、加藤洋治、山口 一、前田正二: "キャビテーション壊食量の推定法(第一報:気泡崩壊による衝撃圧スペクトル)" 日本造船学会論文集. 177. 81-89 (1995)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 川並康剛、加藤洋治、山口 一、前田正二: "2次元翼のシート・キャビテーションまわりの流場構造" 日本造船学会論文集. 177. 67-80 (1995)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 谷村正治、多賀谷義典、加藤洋治、山口 一,前田正二、川並康剛: "翼形のクラウドキャビテーションの発生機構とその制御" 日本造船学会論文集. 178. 41-50 (1995)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 島田正二、小林 孝、松本洋一郎: "ディーゼルエンジン用燃焼噴射ポンプ内の衝撃波伝播解析" 自動車技術会春季大会講演論文集. 953. 302-304 (1995)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 高木 周、松本洋一郎、黄 華雄: "境界適合格子による単一上昇気泡の数値解析" 日本機械学会論文集B編. 61-586. 1976-1983 (1995)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 村井裕一、松本洋一郎: "自由表面を有する容器内の気泡プルームの数値解析" 日本機械学会論文集B編. 61-588. 2818-2825 (1995)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] F.Takemura,Y.Matsumoto,M.Tsubota and Y.Tomita: "Effects of the Internal Phenomena on Bubble Motion in Liquid Nitrogen" Cavitation and Multiphase Flow 1995. 210. 187-192 (1995)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] M.Shimada,T.Kobayashi and Y.Matsumoto: "Numerical Analysis of the Flow in the Fuel Inlection Pump for Diesel Engine" Cavitation and Multiphase Flow 1995. 210. 111-114 (1995)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 島田正仁、小林 孝、松本洋一郎: "ディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプ内の衝撃波伝播解析(第2報)気泡分布が衝撃波伝播に与える影響" 自動車技術会春季大会講演論文集. 954. 253-256 (1995)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] H.Kato,A.Konno,M.Maeda and H.Yamaguchi: "Possibility of Quantitative Prediction of Cavitation Erosion without Model Test" Journal of Fluids Engineering,ASME. 118. 582-588 (1996)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] Y.Kawanami,H.Kato,H.Yamaguchi,et al.: "Mechanism and Control of Cloud Cavitation" Journal of Fluids Engineering,ASME. 1. 329-336 (1996)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 村井裕一、松本洋一郎: "圧力方程式を用いた非定常気泡流の数値解析" 日本機械学会論文集B編. 62-593. 85-92 (1996)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] M.Kameda,Y.Matsumoto: "Shock Waves in a Liquid Containing Small Gas Bubbles" Physics of Fluids. 8-2. 322-335 (1996)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] Y.Matsumoto,M.Kameda: "Propagation of Shock Waves in Dilute Bubbly Liquids(Governing Equations,Hugoniot Relations,and Effect of Slippage Between two Phases)" JASM International Journal Series B. 39(2). 264-272 (1996)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 高木 周、松本洋一郎: "静止流体中を上昇する球形気泡に働く力" 混相流. 10-3. 264-273 (1996)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 島田正仁、小林 孝、松本洋一郎: "ディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプ内の衝撃波の発生及び伝播の数値解析(第3報)" 自動車技術会秋季大会講演論文集. 961. 61-64 (1996)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 祖山 均、李 受人、外崎昌志、裏西和夫、加藤洋治、大場利三郎: "高比速度遠心ポンプに生じる激しい壊食の壊食率の推定法" 日本機械学会論文集B編. 62-595. 841-846 (1996)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 大場利三郎、祖山 均、岩崎正博、武田 渉、平田恭茂、樋口二郎: "偏心形バラフライ弁まわりの壊食性キャビテーション流れパターンの観察" ターボ機械. 24-3. 129-135 (1996)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 大場利三郎、祖山 均、谷 清人、武田 渉、樋口二郎、平田恭茂: "偏心形バラフライ弁まわりのキャビテーション振動の挙動" ターボ機械. 24-4. 193-199 (1996)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] H.Soyama,A.Lichtarowicz,and T.Momma: "Vortex Cavitation in a Submerged Water Jet" Symposium on Cavitation and Gas-Liquid Flows in Flow Machinery and Devices. 236. 415-422 (1996)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] H.Soyama and A.Lichtarowicz: "Cavitating jets-Similarity Correlations" 噴流工学. 13-2. 9-19 (1996)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 祖山 均、リヒタロビッチ: "キャビテーション噴流における有用な相関関係" 日本ウォータージェット学会第11回研究発表講演会論文集. 25-32 (1996)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] H.Soyama,Y.Yamauchi,K.Sato,T.Ikohagi,R.Oba and R.Oshima: "High-Speed Observation of Ultrahigh-Speed Submerged Water Jets" Experimental Thermal and Fluid Science. 12-4. 411-416 (1996)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 祖山 均、内山由章、井小萩利明、大場利三郎、佐藤一教、進藤丈典、大島亮一郎: "高速水中噴流による顕著なピ-ニング効果(ステンレス鋼の残留応力改善)" 噴流工学. 13-1. 25-32 (1996)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 奥田孝造,井小萩利明: "気泡雲の崩壊挙動の数値シミュレーション" 日本機械学会論文集B編. 62-603. 3792-3797 (1996)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 劉樹軍,井小萩利明: "キャビテーション壊食に及ぼすカソード防御効果" 日本機械学会論文集B編. 62-604. 4015-4019 (1996)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 服部修次、森 啓之、大矢一幸、牧野一郎、岡田庸敬: "オーステンパー球状黒鉛鋳鉄の耐キャビテーション壊食性" ターボ機械. 24. 334-339 (1996)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 森 啓之、柴田勝博、服部修次、岡田庸敬: "キャビテーション気泡崩壊圧の伝ぱ挙動と壊食量(三層型制振材料を用いた結果)" 日本機械学会論文集A編. 62. 1820-1826 (1996)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 中尾栄作、服部修次、岡田庸敬: "Ti-Al系金属間化合物のキャビテーション壊食特性" 日本機械学会論文集A編. 62. 2130-2136 (1996)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 森 啓之、服部修次、岡田庸敬、水島一寿: "キャビテーション気泡崩壊圧と壊食量に関する一考察" 日本機械学会論文集A編. 62. 2326-2332 (1996)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 服部修次、森 啓之、堀 友和、岡田庸敬: "肉盛り材料のキャビテーション壊食特性" ターボ機械. 24. 713-718 (1996)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] G.Filalie,S.Hattori,J.M.Michel,J.P.Franc: "Le Cavermod,moyen d'essai d'erosion de cavitati on:etalonnage a partir des deformations plastiques de monocristaux d'oxyde de magnesium" 3emes Journees Cavitation,Societe Hydrotechnique de France. 13-14 (1996)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 藤川重雄、小谷正直、高杉信秀: "衝撃波の反射領域・衝撃波管管端面での蒸気の膜状凝縮理論(第2報、凝縮係数決定の理論的根拠)" 日本機械学会論文集B編. 62-596. 1482-1487 (1996)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 和田英典、寺崎尚嗣、高杉信秀、藤川重雄: "インデューサに発生するキャビテーション気泡の崩壊圧の計測と処理" 日本機械学会第74期全国大会講演論文集. Vol.III. 165-166 (1996)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 寺崎尚嗣、和田英典、藤川重雄、高杉信秀: "水中ウォータージエットまわりのキャビテーション衝撃圧の計測" 日本ウォータージェット学会第11回研究発表講演会論文集. 49-54 (1996)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 劉 樹軍、樋口二郎、井小萩利明: "キャビテーション壊食に及ぼすカソード防御効果(SEMによる観察)" 日本機械学会論文集B編. 63-606. 366-371 (1997)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 寺崎尚嗣、和田英典、高杉信秀、藤川重雄: "ウォータージエツト計測用小型高速応答衝撃力計の開発" 日本機械学会第74期通常総会講演会講演論文集. Vol.III(講演予定). (1997)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] 祖山 均、リヒタロビッチ、門馬: "PVDFセンサによるキャビテーション噴流まわりの浸食エネルギの計測" 日本機械学会関西支部第72期定時総会講演会. (講演予定). (1997)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] M.A.Dominguez-Cortazar,J.M.Michel,J.P.Franc: "The erosive axial collapse of a cavitating vortex:an experimental study" to be published in Journal of Fluids Engineering. (1997)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Publications] Y.Yamauchi, H.Soyama, T.Ikohagi, R.Oba, K.Sato: "Ambient Pressure Effects upon Impinging Erosion Resulted by High speed Submerged "Water-Jets"" Proceedings of the 4th Pacific Rim International Conference on Water Jet Technology. 20-22. 139-150 (1995)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] H.Soyama, R.Oba, K.Uranishi, H.Kato: "Vibrations and Noises Associated with Severe Cavitation Erosion Arisen in a High Specific-speed Centrifugal-Pump" Proceedings of International Symposium on Cavitation. 225-232 (1995)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] H.Soyama, T.Ikohagi, R.Oba: "Visualization of Vortex- and Cloud-Cavitation around a Submerged Water-Jet by Stereoscopic Stacking Display of Digital Images" Proceedings of Flow Visualization and Image Processing of Multiphase Systems, ASME. FED-209. 43-48 (1995)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] T.Okada, Y.Iwai, S.Hattori, N.Tanimura: "Relation between impact load and the damage produced by cavitation bubble collapse" Wear. 184. 231-239 (1995)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] T.Okada, S.Hattori, M.Shimizu: "A Fundamental Study of Cavitation Erosion Using A Magnesium Oxide Single Crystal" Wear. 186-187. 437-443 (1995)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] S.Hattori: "Cavitation erosion of advanced materials" Seminaire Mechanique des Fluides de Grenoble. (1995)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] S.Fujikawa, M.Kotani, H.Sato: "Molecular Study on Phase Transition Phenomena of Fluid" Thermal Science and Engineering. 3. 45-50 (1995)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] R.Fortes-Patella, J.-L.Reboud: "A New Approach to Evaluate the Cavitation Erosion Power" International Symposium on Cavitation. 233-240 (1995)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] S.Lavigne et al.: "Measurement of the Aggresivity of Erosive Cavitating Flows by a Technique of Pits Analysis" International Symposium on Cavitation. 241-248 (1995)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] Y.Lecoffre: "Cavitation Erosion, Hydrodynamic Scaling Laws, Practical Method of Long Term Damage Prediction" International Symposium on Cavitation. 249-256 (1995)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] H.Kato: "Possivility of Quantitative Prediction of Cavitation Erosion Without Model Test" International Symposium on Cavitation. 289-296 (1995)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] Sato K,Yamauchi Y,Soyama H,Ikohagi T,Oba R,Manabe F: "A New Peening Process by Means of Submerged Cavitating Water-Jets" Proc.4th Pacific Rin Int.Conf.on Water Jet Technology. I. 437-448 (1995)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] S.Hattori: "Measurements and evaluation of bubble collapse impact loads" Seminaire Mechanique des Fluides de Grenoble. (1995)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] F.Takemura, Y.Matsumoto, M.Tsubota and Y.Tomita: "Effects of the Internal Phenomena on Bubble Motion in Liquid Nitrogen" Cavitation and Multiphase Flow 1995. 210. 187-192 (1995)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] M.Shimada, T.Kobayashi and Y.Matsumoto: "Numerical Analysis of the Flow in the Fuel Inlection Pump for Diesel Engine" Cavitation and Multiphase Flow 1995. 210. 111-114 (1995)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] H.Kato, A.Konno, M.Maeda and H.Yamaguchi: "Possibility of Quantitative Prediction of Cavitation Erosion without Model Test" Journal of Fluids Engineering, ASME. 118. 582-588 (1996)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] Y.Kawanami, H.Kato, H.Yamaguchi, et al.: "Mechanism and Control of Cloud Cavitation" Journal of Fluids Engineering, ASME. 1. 329-336 (1996)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] M.Kameda, Y.Matsumoto: "Shock Waves in a Liquid Containing Small Gas Bubbles" Physics of Fluids. 8-2. 322-335 (1996)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] Y.Matsumoto, M.Kameda: "Propagation of Shock Waves in Dilute Bubbly Liquids (Governing Equations, Hugoniot Relations, and Effect of Slippage Between two Phases)" JASM International Journal Series B. 39 (2). 264-272 (1996)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] H.Soyama, A.Lichtarowicz, and T.Momma: "Vortex Cavitation in a Submerged Water Jet" Symposium on Cavitation and Gas-Liquid Flows in Flow Machinery and Devices. 236. 415-422 (1996)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] H.Soyama and A.Lichtarowicz: "Cavitating Jets - Similarity Correlations" Journal of Jet Engineering. 13-2. 9-19 (1996)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] H.Soyama, Y.Yamauchi, K.Sato, T.Ikohagi, R.Oba and R.Oshima: "High-Speed Observation of Ultrahigh-Speed Submerged Water Jets" Experimental Thermal and Fluid Science. 12-4. 411-416 (1996)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] G.Filalie, S.Hattori, J.M.Michel, J.P.Franc: "Le Cavermod, Moyen d'essai d'erosion de Cavitation : Etalonnage a Partir des Deformations Plastiq ues de Monocristaux d'oxyde de Magnesium" 3emes Journees Cavitation, Societe Hydrotechnique de France. 13-14 (1996)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [Publications] M.A.Dominguez-Cortazar, J.M.Michel, J.P.Franc: "The erosive axial collapse of a cavitating vortex : an experimental study" Journal of Fluids Engineering. (to be published). (1997)

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より

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Published: 1999-03-09  

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