| 研究概要 |
超高速マイクロ液流状態における流動機構の解明を目的として,超高速状態におけるキャビテーション特性を詳細に調べた。次に,ノズル内部およびノズル吐出し部の流れや狭い二次元流路内の流れ等を取り上げて,実験および数値解析を行い,以下のことを明らかにした。
1.実験に使用した超純水は,抵抗率18MΩ/cm以上の極めて純度の高い水であるが,キャビテーションの支配因子である空気含有度は,意外にも水道水等に比較して10%以上大きいことを明らかにした。さらに,膜脱気法により,超純水を汚染することなく脱気できる装置を製作し,空気含有度0.2以下の試料水を精製し得た。
2.超高速流れパターンを詳細に調べるために,超高速気中水噴流および超高速水中水噴流の流れパターンの観察および壊食試験を行った。特に,水中水噴流では,噴流が周期的キャビテーション気泡雲を放出しているという興味深い結果を得た。また,キャビテーションの壊食性がこのような気泡雲に深く係わることも明らかにした。
3.前述の高速水中水噴流まわりに生じるキャビテーション壊食の特性を詳細に調べた結果,高速水中水噴流では,激しいキャビテーション崩壊衝撃圧を十分に有効に利用できて,洗争やピーニング加工が効果的に実行できることを明らかにし,さらに,その最適加工条件も明らかにした。
4.狭い流路内の超高速流れパターンを明らかにするために,狭い二次元流路内にキャビテーション噴流が噴出する流れを,最高記録速度40,500コマ/秒のハイスピードビデオカメラなどを用いて詳細に観察し,得られたディジタル画像を画像処理して解析した結果,狭い二次元キャビテーション噴流においても,前述の超高速水中水噴流と同様な高壊食性キャビテーション気泡雲が周期的に生じていることを明らかにした。
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