超音波浮揚による無容器プロセシングの研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650059
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: 羽田野 甫 東京理科大学, 基礎工学部, 教授 (60016805)
• Keywords: 超音波浮揚 / 無容器プロセシング / 音響放射圧 / 超音波音場 / ベルヌイ負圧 / 有限要素法 / 計算機シミュレーション

Research Abstract

本研究は、強力な超音波の音響放射圧によって重力の存する地上で材料を浮揚し、非接触の加熱・融解等の処理を可能にする無容器プロセシングの実現を目指す。超音波浮揚は、電磁力のように対象が導電体に限定されず、多様な材料を扱える点に大きな特徴がある。
本年度は、無容器プロセシングのための超音波浮揚システムについて、炉芯管内に形成される超音波音場の計算機シミュレーションを行った。本研究者らが独自に開発した3次元モデルによる有限要素法プログラムを用いて、炉芯管内を球形試料が軸方向、及び径方向に移動したときの固有周波数と音圧分布の変化を調べた。試料表面における速度ポテンシャル分布から、試料に作用する放射圧とベルヌイの負圧を求めて、浮揚力の特性を評価した。これらのシミュレーションを通して、最適な超音波浮揚システムを構成するための基礎データを蓄積することができた。さらに、試料の加熱に伴う炉芯管内雰囲気ガスの温度分布を求めるための差分法シミュレーションのプログラムを開発した。来年度は、これを音場の有限要素法プログラムと結合させることによって、より実際に即したシミュレーションを実現する計画である。またシミュレーション結果の実験による検証も試みる予定である。

Research Products

• [Publications] 小松健一、桑原綾人、羽田野 甫: "試料の温度変化を考慮した超音波浮揚のシミュレーション"日本音響学会. (発表予定). (2000)
• [Publications] 相羽立志、和田喜博、羽田野 甫: "相互校正用媒体の機械損を考慮したAE変換子のインパルス応答"日本音響学会. (発表予定). (2000)
• [Publications] 後藤幹博、羽田野甫、天野哲也、山田浩司: "アレイ探触子による弾性波音場の差分法シミュレーション"日本音響学会. (発表予定). (2000)
• [Publications] 藤原充、真名志剛、羽田野 甫: "音響異方性媒体における弾性波の伝搬と反射の差分法シミュレーション"日本音響学会. (発表予定). (2000)
• [Publications] 森章也、山口照年、羽田野 甫: "弾性波の反射源の軸対称差分法シミュレーション"日本音響学会. (発表予定). (2000)
• [Publications] 山本洋曲、阪下麻子、児玉聡、羽田野 甫: "圧力容器の耐圧試験におけるAE計測へのマッチドフィルタの適用"日本音響学会. (発表予定). (2000)