高衝撃性渦キャビテーション気泡のエロージョン機構と気液二相系渦構造

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650208
• 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): 新谷 一博 金沢工業大学, 工学部, 教授 (80139758)
• Keywords: キャビテーション / 壊食 / 渦 / 気液二相流 / 気泡 / 発生制御 / 衝撃 / 高速液流

Research Abstract

本研究においては,高壊食性として注目される渦キャビテーション気泡の崩壊・衝撃・壊食機構の解明と制御を目的として,キャビテーションを中心とした気液二相系渦構造の解明をも合わせ行っている.代表的な剥離渦を示す円柱および三角柱をキャビテータとして選び,気液二相状態の渦キャビテーションの高速度ビデオ観察を中心として実験的研究を行った.ビデオ画像解析および流れ場の検討をも行った.
剥離渦キャビテーションの機構解明および制御を目的として,円柱に3種類の長さをもつスプリッタ板を取り付け,その影響下での渦キャビテーションの様相およびエントレインメント流れの様相などを観察した.その結果,渦に伴うエントレインメント流れを抑制することによりキャビテーションの発生そして気泡崩壊時の衝撃を大きく抑えられることを明らかにした.合わせて,スプリッタ板上での各種崩壊パターンの存在あるいは近傍の気泡崩壊に伴う連鎖的干渉作用の存在を明らかにした.
アルミニウム板,インジウム板,インジウム薄膜板などを用いて壊食実験を行った.その結果,壊食ピット・パターンに種々のタイプがあること,壊食ビットに集団形がありクラウド状渦キャビテーション気泡の挙動と関係づけが可能なこと,壊食ビットに崩壊時の熱発生の影響を受けている可能性が強い痕がみられることなどを明らかにした.
さらに衝撃力センサーを作成し高速度ビデオと連動させ,何枚かの気泡最終崩壊映像と衝撃力の同時計測を行い,その壁面に衝突するように崩壊様相の結果を得ることができた.

Research Products

• [Publications] 佐藤恵一: "渦キャビテーション気泡崩壊挙動と壊食との同時計測" 日本機械学会論文集. 64・622. 1683-1688 (1998)
• [Publications] 佐藤恵一: "流路壁面近傍でのはく離渦キャビテーション気泡の分裂・崩壊過程" 日本機械学会論文集. 64・622. 1689-1696 (1998)
• [Publications] 佐藤恵一: "渦キャビテーションによる壊食機構に関する-検討" 日本機械学会講演論文集. 98・15. 325-326 (1998)
• [Publications] 佐藤恵一: "剥離渦キャビテーション気泡の崩壊・衝撃様相" 日本機械学会講演論文集. 98・3. 217-218 (1998)