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超高速マイクロ液流現象に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 04402024
研究種目

一般研究(A)

配分区分補助金
研究分野 流体工学
研究機関東北大学

研究代表者

大場 利三郎  東北大学, 流体科学研究所, 教授 (40006169)

研究分担者 祖山 均  東北大学, 流体科学研究所, 助手 (90211995)
井小萩 利明  東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (90091652)
江刺 正喜  東北大学, 工学部, 教授 (20108468)
加藤 康司  東北大学, 工学部, 教授 (50005443)
研究期間 (年度) 1992 – 1993
研究課題ステータス 完了 (1993年度)
配分額 *注記
17,800千円 (直接経費: 17,800千円)
1993年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
1992年度: 16,100千円 (直接経費: 16,100千円)
キーワードマイクロ液流 / 超高速流 / 超純水 / ノズル / キャビテーション / 噴流 / 気泡 / 壊食 / 渦 / マクロ液流 / はく離 / 空気含有度
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。

報告書

(3件)
  • 1993 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1992 実績報告書
  • 研究成果

    (76件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (76件)

  • [文献書誌] Hitoshi Soyama: "A Marked Change in Subcavitation-Cascade-Parformance Resulted from a Very Sligh Modification in Leading Edge" 16th Symposium of The IAHR. 565-574 (1992)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Hokkirigawa: "SEM Studies of Particles Produced by Cavitation Erosion" Int.Conf.Pump and Systems,Beijing. 193-202 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Hokkirigawa: "Several Aspects of Fatigue Failure Caused by Cavitation Erosion" Int.Sympo.on Cavitation and Erosion. 249-254 (1992)

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    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Yamauchi: "Impinging Erosion induced by Ultra-High-Speed Submerged Water-Jet" Int.Sympo.on Impact Engng.389-394 (1992)

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    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Miyazaki: "High-Speed Observations of the Vibratory Cavitation Accompanying Hard Erosion" JSME Int.J.(B). 36. 511-516 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Soyama: "Numerical Simulations of Fluctuating Vortical Flows Around a Hydrofoil Operating in the Steady Inflow" Proc.5th Int.Symp.on Computational Fluid Dyn.-Sendai(JSCFD). 3. 144-149 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Ohyama: "Base-Vented Performance-Simulation for SuperCavitating Hydrofoils with Pseudo-Kirchhofb-Noses Operating Within the Subcavitating Region" Int.Sympo.on Aerospace and Fluid Science. 363-370 (1993)

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    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Soyama: "Cavitation-Noise-Charactristics Around Highspeed Submerged-Water-Jets" The Second Int.Symp.Cavitation(Tokyo). (1994)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Soyama: "Highspeed Cavitation Observations Around Highspeed Submerged Water-Jet" The Second Int.Symp.Cavitation(Tokyo). (1994)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Yamauchi: "Development of Erosion in Highspeed Submerged-Water-Jets" 17th IAHR Symp.(講演予定). (1994)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] R.Oba: "Development Process of Severey Erosive Cavitation" 17th IAHR Symp.(講演予定). (1994)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.M.アハメド: "振動壊食試験における潜状期微小破壊に対する表面あらさの顕著な影響" 東北大・流体研報告. 4. 85-94 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 大場利三郎: "超高速スーパキャビテーション翼形の性能に及ぼす前縁微小形状差の著しい影響" ターボ機械. 20. 607-614 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 山内由章: "高速水中水噴流試験における試料水中のキャビテーション核の挙動" 日本機械学会論文集. 58. 2947-2952 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 新谷昌之: "高速水噴流の内部構造とそれがもたらす壊食の様相" ウォータージェット. 9. 1-11 (1992)

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  • [文献書誌] 山内由章: "高速水中水噴流のカッティング領域とピーニング領域" 日本機械学会論文集(B). 59. 16-22 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 横田源弘: "微小ノズルのキャビテーション特性に対するポリマ添加の影響" ウォータージェット. 10. 3-13 (1993)

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  • [文献書誌] 大山信: "サブキャビテーション領域における超高速平頭SC翼形まわりのベースベンテド特性の数値シミュレーション" 日本機械学会論文集(B). 59. 1913-1918 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 祖山均: "高速水中水噴流まわりのキャビテーション気泡雲の高速写真観察" 日本機械学会論文集(B). 59. 1919-1924 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 祖山均: "キャビテーションを伴う超高速水中水噴流の高速写真観察" 日本機械学会論文集(B). 59. 3714-3719 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 安達保則: "高速水中水噴流のキャビテーション・ノイズ特性" 日本機械学会論文集(B). 60. 730-735 (1994)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 山内由章: "高速水中水噴流の壊食の発達過程" 日本機械学会論文集(B). 60. 736-743 (1994)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Soyama: "Observations of the Cavitating Jet in a Narrow Watercoures" 29th Cavitation and Multiphase Flow Forom. (講演予定). (1994)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 佐藤一教: "超高速水中水噴流によるピーニング加工" 第7回キャビテーションに関するシンポジウム. 59-60 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 山内由章: "高速水中水噴流の発生機構の画像処理法による解明" 日本機械学会東北支部第28回講論集. 10-12 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 山内由章: "高速水中水噴流まわりの流れ場と非定常挙動のLDVおよびLLS法による観測" 日本機械学会講演論文集(北海道). 223-225 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 祖山均: "超純水のキャビテーション特性" 日本機械学会講演論文集(北海道). 229-231 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 山内由章: "ピーニング用高速水中水噴流による曲面上の衝撃圧分布" 日本機械学会第71期全国大会講論集. 119-121 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 安達保則: "キャビテーション・ノイズによる高速水中水噴流の構造解明" 日本機械学会第71期全国大会講論集. 128-130 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 菊地金也: "水中キャビテーション水噴流による壊食の研究(水温の影響)" 日本機械学会第71期全国大会講論集. 131-133 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 祖山均: "狭い流路内のキャビテーション噴流の観察" 日本機械学会第71期全国大会講論集. 187-189 (1994)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 祖山均: "高速気中水噴流の壊食曲線の挙動" 日本機械学会論文集(B). 59. 707-712 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hitoshi Soyama: "A Marked Change in Subcavitation- Cascade- Parformance Resulted from a very Sligh Modification in Leading Edge." 16th Symposium of The IAHR. 565-574 (1992)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Hokkirigawa: "SEM Studies of Particles Produced by Cavitation Erosion." Proc.Int.Conf.Pump and systems, Beijing. 193-202 (1992)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Hokkirigawa: "Several Aspects of Fatigue Failure Caused by Cavitation Erosion." Proc.Int.Symp.on Cavi. and Erosion in Hydr.Str. and Mach.249-254

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Yamauchi: "Impinging Erosion induced by Ultra-High-Speed Submerged Water-Jet." Proc.Int.Symp.on Impact Engng.389-394

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Miyazaki: "High-Speed Observations of the Vibratory Cavitation Accompanying Hard Erosion." JSME Int.J.Vol.36. 511-516 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Soyama: "Numerical Simulations of Fluctuating Vortical Flows Around a Hydrofoil Operating in the Steady Inflow." Proc.5th Int.Symp.on Computational Fluid Dyn.-Sendai(JSCFD). Vol.3. 144-149 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Ohyama: "Base- Vented Performance- Simulation for SuperCavitating Hydrofoils with Pseudo-Kirchhoff- Noses Operating within the Subcavitating Region." Proc.Int.Symp.on Aerospace and Fluid Science. 363-370

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Soyama: "Cavitation- Noise- Charactristics Around Highspeed Submerged- Water- Jets." The Second Int.Symp.Cavitation (Tokyo). (1994)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Soyama: "Highspeed Cavitation Observations Around Highspeed Submerged Water-Jet." The Second Int.Symp.Cavitation (Tokyo). (1994)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Yamauchi: "Development of Erosion in Highspeed Submerged- Water-Jets." 17th IAHR Symp.(1994)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] R.Oba: "Development Process of Severey Erosive Cavitation" 17th IAHR Symp.(1994)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.M.Ahmed: "Marked Surface- Roughness Effects on the Development of Microfracture During the Incubation Period of Vibratory Cavitation Erosion" Mem.Inst.FluidSci., Tohoku Univ.Vol.4. 85-94 (1993)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] R,Oba: "Marked Effects of Leading Edge upon Super-cavitating Hydrofoil Performance" Turbomachinery. Vol.20. 607-614 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Yamauchi: "Behavior of Cavitation Nuclei in High-Speed Submerged- Water- Jet Tests" Trans.JSME. Vol.58. 2947-2952 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Shintani: "Laser observations on the inner-flow structure of high- speed water- Jets" Water Jet, Tech.Sci.Vol.9. 1-11 (1992)

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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Yamauchi: "The Suitable Region of High- Speed Submerged Water-Jets for Cutting and Peening" Trans.JSME. Vol.59. 16-22 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Yokota: "Effect of Polymer Additives on Cavitation Characteristics in Water Flows Through Very Small Nozzles" Water Jet, Tech.Sci.Vol.10. 3-13

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Ohyama: "Base-Vented Performance Simulation for Supercavitating Hydrofoils with Pseudo- Kirchhoff Nose Operating within the Subcavitating Region" Trans.JSME. Vol.59. 1913-191 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Soyama: "High-Speed Observations of the Cavitation Cloud around a High-Speed Submerged Water-" Trans.JSME.Vol.59. 1919-1924 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Soyama: "High-Speed Observation of Ultra High-Speed Cavitating Submerged Water Jets" Trans.JSME. Vol.59. 3714-3719 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Adachi: "Cavitation Noise Characteristics around High-Speed Submerged Water Jets" Trans.JSME. Vol.60. 730-735 (1994)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Yamauchi: "Development of Erosion in High-Speed Submerged Water Jets" Trans.JSME. Vol.60. 736-743 (1994)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Soyama: "Behavior of the Erosion- Standoff- Distance Curves for High- Speed Water- Jets in Air" Trans.JSME. Vol.59. 707-712 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Soyama: "Observations of the Cavitating Jet in a Narrow Watercourse" 29th Cavitation and Multiphase Flow Forum.

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Sato: "Peening Fabrications by Submerged Ultra- High Speed Water- Jets" 7th Symposium on Cavitation. 59-60

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Yamauchi: "Digital Analyzes of Flow Mechanism in High Speed submerged- Water-Jets by Means of Image Processing" Prepr.of JSME. No.931-1. 10-12

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Yamauchi: "Measurements of Flow Field and Unsteady Behavior around High- speed submerged Water- Jet Measured by LDV and LLS Method" Trans.JSME. 223-225 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Soyama: "Cavitation Characteristics of Ultra Pure Power" Trans.JSME. 229-231 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Yamauchi: "Distribution of Impulsive Pressure on Curved Surfaces by Impinging High-Speed submerged Water- Jets for Peening" Trans.JSME. 119-121 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Adachi: "Jet- Structure- Analysis on Highspeed Submerged- Water- Jets through Cavitation- Noises" Trans.JSME. 128-130 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Kikuchi: "A Study of the Erosion by Submerged Cavitating Water Jets (Effects of the Water Temperature)" Trans.JSME. 131-133 (1993)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Soyama: "Observations of the Cavitating Jet in a Narrow Watercourse" Trans.JSME. 187-180 (1994)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 祖山均: "高速水中水噴流まわりのキャビテーション気泡雲の高速写真観察" 日本機械学会論文集(B編). 59. 1919-1924 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] 祖山均: "キャビテーションを伴う超高速水中水噴流の高速写真観察" 日本機械学会論文集(B編). 59. 3714-3719 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] 祖山均: "超純水のキャビテーション特性" 日本機械学会流体工学部門講演会講演論文集. 229-231 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] 山内由章: "高速水中水噴流まわりの流れ場と非定常挙動のLDVおよびLLS法による観測察" 日本機械学会流体工学部門講演会講演論文集. 223-225 (1993)

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      1993 実績報告書
  • [文献書誌] 井小萩利明: "Numerical Simulation of Cavitating Jet Flows" 2nd International Symposium on Cavitation. (発表予定). (1994)

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  • [文献書誌] 祖山 均: "高速気中水噴流の壊食曲線の挙動" 日本機械学会論文集B編. 59. (1993)

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公開日: 1992-04-01   更新日: 2016-04-21  

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