シート・キャビティ後流の気泡群の計測

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650899
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 前田 正二 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (60219277)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小村 隆士 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (10010894) ; 山口 一 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (20166622) ; 加藤 洋治 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (00010695)
• Keywords: クラウドキャビテーション / シートキャビテーション / 翼型 / レーザーホログラフィ法 / キャビテーション気泡 / キャビテーション気泡群 / 気泡計測

Research Abstract

本年度は研究計画の初年度であり、シート・キャビティ後流の気泡群の計測に関する以下の研究を行った。
1. シート・キャビティ後流に放出されるクラウド・キャビテーション(気泡群キャビテーション)内の気泡の直径と空間分布を計測するため、off-axisレーザーホログラフィ法を適用した。キャビテーションタンネルの測定部幅は150mmで、直径30mmまでのクラウド気泡群をルビーレーザー光が貫通するというシステムを用い、実際に気泡の計測が可能であることを確かめた。気泡群の密集度にもよるが、最小直径20μm程度までの気泡が計測できる。気泡径の計測精度は±10μm程度、気泡位置の精度は、光軸方向に±0.2mm,光軸に垂直方向に±10μmである。
2. クラウド気泡群の初期の総蒸気量を見積もるため、クラウド・キャビテーション放出中のシート・キャビティの体積変化を計測した。体積の変動分が、発生している水蒸気量(蒸発速度)に相当する。計測には透明なアクリルで作成した150mm×150mmの2次元翼模型を用い、2方向から毎秒4,500コマの高速度ビデオ撮影を行い、再生したビデオにおいてシート・キャビティの3次元形状を時々刻々測定して行くという方法により計測した。計測されたシート・キャビティ体積は、時間に関して2次曲線的に増加し、キャビティが最大長さに達すると(正確には、キャビティ後縁からのre-entrant jetがその時キャビティ前縁に到達する)突然崩壊して、クラウド気泡群になる。これにより、クラウド気泡群が崩壊して行く初期の蒸気総量が明らかになった。

Research Products

• [Publications] Y.Kawanami,H.Kato,et al.: "Evaporation Rate at Sheet Cavity Iterface" Proc.3rd Int.Symp.on Cavitation,Grenoble,1998. 221-226 (1998)
• [Publications] Hiroharu Kato: "Research on Cavitation Mechanism by High-Speed Video and Holographic Observations" Proc.8th Intern.Symp.on Flow Visualization,Solent,Italy,1998. 1-1-1-11 (1998)