Study on generation and control of underwater shock waves produced with cavitating jet flow for creation of new marine technology

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16H04600
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Naval and maritime engineering
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: Abe Akihisa 神戸大学, 海事科学研究科, 教授 (50221726)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西尾 茂 神戸大学, 海事科学研究科, 教授 (30208136) ; 藤本 岳洋 神戸大学, 海事科学研究科, 教授 (60314514) ; 三村 治夫 神戸大学, 海事科学研究科, 教授 (90190727)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 衝撃波 / キャビテーション / 混相流 / キャビテーションエロージョン / 衝撃波生成周波数

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this research is to create a new shock wave utilization technology in the maritime industry, focusing on shock wave generation with cavitating jet. An experimental study on the removal of deposits using a cavitating jet flow was mainly conducted. Relationships such as shock wave generation position and frequency, pressure fluctuations, and optimal distance between the jet nozzle and the target object were investigated. Especially, in the observation of the flow field around the jet, the conditions of shock wave generation in the cavitating jet and the behavior of the cavitating flow field were examined. Regarding the erosion effect by the cavitating jet, the position where the shock wave acts most effectively was identified from the observation of the surface damage on the test piece. From the viewpoint of shock engineering, these results can contribute as a new basic technology in the maritime field.

Free Research Field

圧縮性流体力学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

衝撃波は、工学、医学等幅広い分野で様々な応用技術が確立されてきていますが、海上輸送に支えられている我国の経済や産業へ貢献する海事関連分野での衝撃波の応用技術は未開発状態です。本研究では、衝撃波現象を舶用技術の基盤技術として活用するために、水中衝撃波の生成手法として、キャビテーション噴流を活用する方法を提案し、キャビテーションジェットと気泡運動による水中衝撃波の生成の関係やそれらの挙動について検討しました。その結果、安全かつ省エネルギーの水中衝撃波生成とその利用について知見を得ることができ、これらはバラスト水処理、船底付着生物除去などの諸問題を解決する技術として新たな応用技術に繋げられます。