衝突力測定法による高速水噴流の特性評価

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555333
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 菅原 勝彦 熊本大学, 工学部, 教授 (60109668)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 尾原 祐三 熊本大学, 工学部, 助教授 (50135315) ; 岡村 宏 熊本大学, 工学部, 教授 (40040373)
• Keywords: ウォータージェット / 衝突力測定 / 壊食効果 / 入射速度

Research Abstract

ウォータージェット技術をより高度なもとするためには、ウォータージェットやアブレシブジェットの衝突による固体の衝撃破壊のメカニズムの解明が基本的に重要であり、固体表面に実際に入射する噴流の構造の定量化が緊急な課題である。
本研究では、ウォータージェットを人工的な平底円筒孔に入射させた場合の衝突力から噴流特性を測定する方法を開発し、時間平均衝突力から噴流の平均速度とみかけ密度を評価する方法の実用性と問題点を明らかにした。得られた結果を以下に示す。
1)円筒連続水噴流を平滑なターゲットの表面に垂直に衝突させた場合の衝突力を分析し、その時間平均値から運動量保存の法則に従って入射速度を算定すれば、噴流速度に対する飛翔距離の影響ならびに空中衝撃波発生の影響などの検出が可能となることを明らかにした。
2)ターゲットの壊食に伴う衝突力の変化を実験と解析によって分析し、表面が窪むと時間平均衝突力は一旦増加するが、中央部に壊食孔が生じると漸減することを明らかにした。また、壊食孔の深さが増すと衝突力は入射噴流と壊食孔の断面積比に依存することを明らかにした。
3)衝突力の精密測定は噴流を構成する水粒子の平均速度の評価だけでなく、噴流のみかけの密度の推定にも応用できることを示し、噴流構造の巨視的な評価法として有望であることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] 竹原孝,菅原勝彦: "衝突力測定による高速水噴流の入射速度とみかけ密度の評価" 資源と素材. 111. 457-463 (1995)
• [Publications] 竹原孝,菅原勝彦: "高速水噴流の衝突による壊食の噴流速度依存性" 資源と素材. 111. 925-930 (1995)