キャビテーションの有効利用による水中ウォータージェットの性能向上に関する研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12555044
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 藤川 重雄 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70111937)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 寺崎 尚嗣 (株)スギノマシン, 研究員 ; 早川 道雄 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (80002038)
• Keywords: 水中ウォータージェット / キャビテーション / 気泡 / 衝撃圧 / 洗浄 / ばり取り / 殺菌 / 分解・合成

Research Abstract

本研究は,水中ウォータージェットを各種産業分野で有効に利用するために,低噴射圧力で利用可能な新しい水中ウォータージェットの開発を目的としてなされたものである.水中ウォータージェット開発の鍵となるのはキャビテーションの制御であり,このため本研究では,主としてジェット噴射により発生するキャビテーションについての実験を行った.
本年度は,水中ウフォータージェット装置を作成し,これにさまざまな形状のノズルを取り付けることにより性能試験を行った.得られた結果をまとめるとつぎのようになる.
1.ジェットの噴射により,ジェット先端に形成される輪状渦の内部に輪状のキャビテーション気泡(以下,これを輪状気泡と呼ぶ)ができる.
2.輪状気泡の形と大きさは,同一噴射圧力の下でも実験ごとに異なるが,気泡の厚み(輪の厚み)は噴射圧力の上昇とともに増加する傾向にある.
3.大部分の輪状気泡は,直径0.1mm程度のほぼ球形の気泡群から構成されており,数珠のような形をしている.
4.輪状気泡が固体障害物の表面で崩壊すると,衝撃的な圧力を発生する.
さらに,キャビテーション発生の制御可能性の調査を目的として,単相の場合についてではあるが,二次元水中ウォータージェットに関する数値シミュレーションプログラムの開発およびシミュレーションを行った.この研究は,三次元気液二相流れの場合に拡張し,実験に対応したシミュレーションを行えるようにする計画である.

Research Products

• [Publications] 中野健太: "水中ウォータージェットにおける渦輪気泡の発生と成長過程の観察"日本機械学会流体工学部門講演会講演概要集. No.00-14. 140 (2000)
• [Publications] S.Fajikawa: "The Observation of Ring-like Cavitation Bubbles Formed by an Impulsively Started Submerged Water Jet"The 4th Int.Conf.on Multiphase Flow 1 : 2 発表予定 (米国). (未定). (2001)