水中ウォータージェットの流れ場の定式化と数値解析法に関する研究

2008 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20760120
• Research Institution: Asahikawa National College of Technology
• Principal Investigator: 江頭 竜 Asahikawa National College of Technology, 機械システム工学科, 准教授 (60455102)
• Keywords: 水中ウォータージェット / キャビテーション

Research Abstract

今年度, 外部への発表はまだなく, すでに導出した気泡流に対する質量保存の式, 運動量保存の式に加え, 現在エネルギー保存の式を導出中である. また, これに先行して, 気泡を含まない液体単相での数値シミュレーションを行った. これは, 気泡流に対するエネルギー保存の式の導出を待たずに, 従来の単相流に対する流体力学方程式系を用いて行えるうえ, 気泡流に対するエネルギー保存の式を導出した後に実施する気泡流のシミュレーションの結果を液体単相の場合の結果と比較するからである. さらに, 単相での数値シミュレーション法が気泡流のシミュレーションを行う際にも多くの指針を与えてくれると思われるからである. この単相の場合の結果が従来の単相で得られている結果と一致することを確認した.
なお, 本研究が対象とする水中ウォータージェット装置に関連して, 今年度, 「水中ウォータージェットのノズル上流側配管要素がキャビテーション壊食に及ぼす影響」と題して論文を投稿し, 平成21年4月発行の日本ウォータージェット学会「噴流工学Vol. 25, No. 3」(査読有り)に掲載が決定した. この論文により, 水中ウォータージェットの応用上極めて重要な問題を指摘し, この問題の特性を実験的に調査したうえで一つの解決法を示したが, その解決法の物理的根拠は不明のままとなった. それを明らかにするためには, 実験的手法では難しく, 数値シミュレーションの援用が不可欠である. ここにも本研究の意義がある.