2023 Fiscal Year Annual Research Report
Study of interactions between micro-dimples under fluid lubrication and its application for design of ultra-high performance fluid bearings
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21K03842
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| Research Institution | Kanto Gakuin University |
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Principal Investigator |
宮永 宜典 関東学院大学, 理工学部, 教授 (00547060)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
富岡 淳 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (40217526)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 流体潤滑 / ディンプル / すべり軸受 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，マイクロディンプル周りの潤滑油流れ，流体潤滑特性に及ぼすディンプル同士の相互作用に注目し，低摩擦・高負荷容量・高剛性を有する流体軸受の実現に向けたさまざまな検討を行った．具体的には，PIV（Particle Image Velocimetry）法やCFD(Computational Fluid Dynamics)解析といった流体工学分野の手法を取り入れながら，主にディンプルを想定し，流体潤滑問題としてのテクスチャ表面のモデリング，テクスチャを有する流体軸受油膜の静特性評価（トルク特性，油膜力，油膜破断の観察）に取り組んだ．特に，同じディンプルが等間隔で並んでいるようなテクスチャ表面においても，各ディンプルでキャビテーション気泡の発生形態が異なり，このことにより，静特性が大きく変化することを見出した．これらのことは，単に理想的なモデルで油膜力が大きく，低摩擦な条件を一例のみ提示するだけではなく，個々のディンプルにおける流体潤滑特性のばらつきや相互作用を考慮した理論を構築し，それを流体軸受設計に応用する必要があることを意味している．本研究では，マイクロディンプルが施された軸受、やや開口径が大きめのディンプル（便宜上、マクロディンプルと呼ぶ）が施された軸受を対象として、摩擦トルク、負荷容量、キャビテーションの観察を行うとともに、CFDによる流体シミュレーション、一般にJFOモデルと呼ばれる手法による潤滑解析を行った。
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