2007 Fiscal Year Annual Research Report
ウォータジェットにおける衝撃発生に関連するキャビテーションの非定常挙動の解明
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18760132
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| Research Institution | Kanazawa Institute of Technology |
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Principal Investigator |
杉本 康弘 Kanazawa Institute of Technology, 工学部, 准教授 (00319039)
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| Keywords | キャビテーション / ウォータジェット / 圧力波伝播 / 混相流 / 画像解析 |
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| Research Abstract |
壁面に衝突するキャビテーティングジェットまわりの流れ場はキャビテーションクラウド(気泡群)の崩壊とそれによる衝撃を伴い非常に複雑な様相を示す.このような挙動は高速度ビデオカメラ観察においても観察されている.しかし,高速度ビデオ画像は視覚的・瞬間的な情報であるため,その定量化は壊食に関連する流体エネルギの集中化現象に対する重要な情報を与えると考えられる.本研究ではキャビテーティングジェットおよびそれに伴う高速現象を捉えるため,高速度ビデオ観察するとともに,撮影された画像をフレーム間差分法を用いて解析を行った.フレーム間差分は異なる時間の2画像の差をとり,変化量を評価するもので,物体の高速動作を捉えるのに適している.本解析を時系列画像に適用し,キャビテーションクラウド崩壊時近傍の時間変化を可視化した.
本研究では,高速度ビデオ観察結果にフレーム間差分法を適用し,衝突噴流に伴う気泡群崩壊時近傍の挙動解析を行った.その結果として,フレーム間差分法を用いることにより,キャビテーティングジェットにおける衝突壁面近傍の気泡群崩壊挙動を効果的に可視化できることがわかった.また本画像解析を用いることで気液混相流中の圧力波挙動を明瞭に捉えることができる.観察された現象からはキャビテーション衝突噴流中の気泡群は,噴流軸近傍や噴流周囲部壁面近傍など種々の位置で崩壊していることがわかった.さらに,衝突噴流中心から離れた位置に存在するキャビテーションクラウドが,中心部付近で発生した圧力波により連鎖的に崩壊していく挙動が壁面近傍において観察された.
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