2019 Fiscal Year Annual Research Report
Experiment and Plesset-type analysis of cavitation bubble dynamics in viscoelastic materials
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17H04905
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
安藤 景太 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (30639018)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 流体工学 / 熱工学 / 混相流 / 気泡力学 / 非ニュートン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題（３年計画）では，粘弾性体におけるキャビテーション気泡の静的・動的力学特性を定量評価するための，実験・プリセット型気泡力学モデル連成による粘弾性計測法の開発を行う．パルスレーザ集束照射により生成した粘弾性ゼラチンゲル中の球形ガス気泡核のサイズを，溶存ガスの物質移動を利用し準静的に制御する．生成した気泡核を起点とするキャビテーション気泡の自由振動および超音波照射下の強制振動を高速度カメラで撮影し，気泡の動的応答に対する気泡核サイズの影響を特定する．気泡の静的・動的力学応答とプリセット型モデルの比較により，ゲル粘弾性の周波数応答を超広域に算定し，キャビテーション気泡の力学に対する粘弾性効果の定量評価を目指す．
令和元年度（３年計画の３年目）では，超音波照射下のゼラチンゲル中の球形気泡の強制振動に対し，プリセット型解析を適用し，高ひずみせん断下のゲル粘弾性の特定を行った．水中超音波洗浄槽内に，パルスレーザー誘起現象により生成した球形ガス気泡核を含むゼゲル試料を設置し，前年度までに構築した光学系を用いて，気泡の強制振動を高速度撮影を行った．気泡核の平衡半径をパラメータとする実験を行い，微小振幅・有限振幅形振動の周波数応答を取得した．（微小振幅の）線形振動の周波数応答を，線形粘弾性体気泡に対する拡張レイリー・プリセットの式の線形解と比較することにより，ゲル粘弾性を算定した．さらに，（有限振幅の）非線形振動の時間履歴を，拡張レイリー・プリセットの式の数値解と比較することにより，気泡力学に対する非線形弾性の効果の重要性を指摘した．
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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