2005 Fiscal Year Annual Research Report
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16560156
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| Research Institution | Ishinomaki Senshu University |
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Principal Investigator |
尾池 守 石巻専修大学, 理工学部, 教授 (70292282)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
徳増 崇 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (10312662)
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| Keywords | 流体工学 / 低温物性 / キャビテーション |
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| Research Abstract |
本研究では、実用上有意義である高レイノルズ数領域において、過冷却液体窒素管内二相流れの流動不安定性に関する実験的検討を行い、その影響因子を同定し、数値解析モデルの構築及び検証に必須となるデータの取得を目指している。
現有流動試験装置の可視化部上流にタービン式流量計を設置し、液体窒素の体積流量と直近の温度と圧力を測定することで試験部配管中の質量流量を計測可能な試験装置を用いて、液体窒素の供給温度を主パラメータ(77〜68K)とした可視化流動試験を行った。絞り部流速、絞り部上流・下流の静圧および流体温度と、絞り部におけるキャビテーションの発生状況、ならびに絞り部上流の振動圧力との相関性を調べ、流動条件がキャビテーションの様相と発生する圧力振動の大きさに及ぼす影響の体系化を試みた。その結果、以下の知見が得られた。
1.各流動条件における初生キャビテーション数を用いて、キャビテーションが発生する絞り部流速、差圧、静圧などを統一的に整理できる。
2.音速は絞り部で発生する過冷却キャビテーション流れの様相を決定する重要なパラメータの1つであり、キャビテーション発生時の流速が二相流の音速を上回る場合は流速が音速以下に制限されるため、キャビテーションは間欠的にしか発生できない。本研究の実験系においては76Kが温度におけるその境界値に相当する。
3.間欠的なキャビテーションの発生時には大きな圧力振動が生じ、ベースとなる圧力に比べ最大で35%増大する。
4.間欠的キャビテーションの発生時に現れる圧力振幅の最大値は、キャビテーションが発生する状態の飽和圧力とキャビテーションが発生する直前の絞り部静圧との差、すなわち、相変化の準安定状態における圧力降下量に相当する。
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