2013 Fiscal Year Research-status Report
水中衝撃波を活用した新しい船底付着生物除去技術の確立
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25630405
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
阿部 晃久 神戸大学, 海事科学研究科(研究院), 教授 (50221726)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 船体付着生物 / 高圧水流 / マイクロバブル / 水中衝撃波 / 衝撃波集束 / マイクロジェット |
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| Research Abstract |
本年度の研究実績は以下の通りである。
・金属板に付着・成長させた海洋生物を高圧水流に曝し、除去できるか否かの確認を行った結果、空気中では容易に除去できたが、水中では水流の速度が低下するため除去できないことを確認した。本研究では、気泡運動により生じるマイクロジェット作用と衝撃圧作用による付着生物除去の可能性を追求することを目的としていることから、気泡を海洋生物に付着することができるかについても同様に確認を行った。マイクロバブルを海洋生物の近くに発生させて高圧水流を導入することで、マイクロバブルを海洋生物が付着している壁面近傍に集めることができることを確認した。
・効果的な水中衝撃波の照射を可能にするため、回転楕円体反射体を作製し、放電によって生成された水中衝撃波の集束効果を圧力計測によって行った。その結果、衝撃波集束効果によって回転楕円反射体の端において比較的高い15MPa以上の衝撃圧力の生成を確認した。
・アルミ箔に付着させた気泡に放電衝撃波を照射した際に生じるマイクロジェットとリバウンド衝撃波の効果を可視化観測した。衝撃波およびマイクロジェットによって気泡が付着していた箇所のアルミ箔表面に凹型の変形を生じさせることを確認した。しかしながら、アルミ箔を貫くほどのジェットの発生は観測できず、マイクロジェットの速度増加を図るための方策の必要性が明らかとなった。
・高圧空気駆動の無隔膜衝撃波生成装置を用いて、水中衝撃波の生成を試みた。弾性チューブや天然ゴム膜の使用によって水中衝撃波の可視化画像を捉えることはできたが、その圧力値は用いた圧力センサーで検出できないほど弱いものであった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
計画当初は、水中衝撃波の経済的な生成のため、小型の高圧ガス駆動式衝撃波生成装置を作製することを予定して、既存の衝撃波生成装置によって水中衝撃波形成のための予備実験を実施したが、気泡運動を誘起するに十分な圧力値が得られず、その圧力増幅のための試行錯誤に時間が取られた。本件については継続して水中衝撃波生成の実現のための方策を検討する。一方、水中衝撃波生成は既存の水中放電装置で可能であることから、気泡運動の実験については水中放電衝撃波を代用して進める。
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| Strategy for Future Research Activity |
高圧ガス駆動無隔膜衝撃波生成装置による水中衝撃波生成技術について検討を続ける。一方、気泡運動による壁面付着生物除去に関する検討では、水中放電衝撃波を用いて実験的検討を進める。前年度の検討によって、単なる気泡崩壊だけでは十分な効果が期待できないと考えられることから、積極的に気泡運動を引き起こし、マイクロウォータージェットを付着生物に作用させる方策を検討する。具体的には、気液界面を人工的につくり出し、水中衝撃波を入射させ、Richtmyer-Meshkov不安定性現象によるジェット形成を試みる計画である。そのため、シンプルな実験条件の下で実験計測を試みる。また、ゴーストフルード法による数値シミュレーションを導入し、実験結果との比較を通して、詳細な現象解明を行い、付着生物の除去の可能性について検討を行う。
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Research Products
(2 results)
