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物体近傍でのトラベリング気泡群の力学に関する数値的研究

研究課題

研究課題/領域番号 08650202
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 流体工学
研究機関大阪府立大学

研究代表者

高比良 裕之  大阪府立大学, 工学部, 助教授 (80206870)

研究期間 (年度) 1996 – 1997
研究課題ステータス 完了 (1997年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
1997年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
1996年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
キーワード気泡力学 / キャビテーション / トラベリング気泡 / 離散渦法 / 境界要素法 / トロイダル気泡 / マイクロジェット / 変形
研究概要

1.トラベリング気泡群モデルの構築
任意のポテンシャル流体中での気泡の半径変化・並進運動・変形を考慮した気泡群の運動方程式を導き,運動方程式における圧力項の物理的な意味を明らかにした.また,本気泡法群の運動方程式と2次元離散渦法とを組み合わせて,直接的にトラベリングキャビテーション流れを扱う数値計算手法を提案した.さらに,本数値計算手法において,有限個の気泡群を2次元的に取り扱う上での条件を明らかにするとともに,本数値計算手法を物体まわりの初期のキャビテーション流れに適用し,以下のことを示した.(1)気泡間相互作用により個々の気泡の成長は抑制される.(2)一様流が流れ始めた直後には,気泡は物体表面に沿って移動し,はく難点付近に達すると急激に膨張し,その後液体圧力が回復する位置に達すると崩壊する.(3)物体後方に渦塊が形成されると,気泡は渦に沿って移動しつつ膨張する.
2.気泡の変形横構の解析
大変形するトラベリング気泡の力学を扱う上での基礎研究として,2個の気泡および種々の壁面(曲率を持つ壁面や弾性壁)近傍での気泡の挙動を境界要素法を用いて解析した.本解析では,マイクロジェット貫通後のトロイダル気泡の力学を扱うとともに,圧力場を評価する時のポテンシャルの時間微分の扱いに,境界要素法を応用した独自の手法を提案し,その有用性を示した.主たる結果は以下の通りである.(1)気泡の挙動は,壁面の形状ならびに特性に大きく依存する.壁面が硬く,凹のくぼみがある場合には,マイクロジェット貫通後の高圧領域が壁面近くに形成され,壁面圧力が上昇する.(2)弾性壁が動きやすく,その固有振動数が振動場の振動数に近い場合には,気泡の撮動が極端に抑制される.(3)気泡の初期半径が小さくなる程,気泡収縮時に気泡内に形成される高温領域は内部深くまで発達する.(4)内部気体の熱的効果により気泡の振動は減衰する.

報告書

(3件)
  • 1997 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1996 実績報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (31件)

  • [文献書誌] 高比良 裕之: "壁面近傍におけるトロイダル気泡の挙動(壁面特性の影響)" 日本機械学会第74期全国大会講演論文集. Vol.III. 151-152 (1996)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 高比良 裕之: "内部気体の熱的効果を考慮に気泡崩壊に関する数値計算" 日本機械学会関西支部第72期定時総会講演会講演論文集. No.974-1. 12-15-12-16 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 高比良 裕之: "振動圧力場における剛体壁近傍での気泡の挙動(トロイダル気泡の解析)" 日本機械学会関西支部第72期定時総会講演会講演論文集. No.974-1. 12-17-12-18 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Takahira: "Growth of Traveling Bubbles near an Axisymmetric Body in a Potntial Flow" JSME International Journal, Series B. Vol.40. 240-249 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 高比良 裕之: "境界要素法を用いたトロイダル気泡に関する数値解析(気泡間相互作用および気泡-壁面相互作用の効果)" 日本機械学会論文集,B編. 63巻. 1496-1504 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 高比良 裕之: "音場中における気泡の非線形振動に関する数値解析" 混相流シンポジウム'97(第16回,)講演論文集. 1巻. 143-144 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 高比良 裕之: "流れ場と気泡群との相互作用に関する一考案" 日本機械学会100周年記念北陸信越支部講演会講演論文集. No.977-1. 241-242 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 高比良 裕之: "弾性壁近傍における気泡の非線形振動に関する数値解析" 第9回キャビテーションに関するシンポジウム講演論文集. 1巻. 95-98 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Takahira: "Effects of Bibble-Bubble / Bubble-Wal / Interactions on the Nonlinear Oscillations of Bubbles" Proc.3rd International Symposium on Cavitation. (未定). (1998)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 高比良 裕之: "物体まわりのキャビテーション流れに関する数値計算" 日本機械学会関西支部第73期定時総会講演会講演論文集. No.984-1(ページ未定). (1998)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Takahira: "Motion of a Toriodal Bubble near a Wall (Effects of Characteristics of Walls)" Proc.74th JSME Fall Ann.Meeting. Vol.III,No.96-15. 151-152 (1996)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Takahira: "Numerical Investigation of Bubble Collapse Considering Thermal Effects of Internal Gas" Preprint JSME. No.974-1. 12-15-12-16 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Takahira: "Bubble Motion near a Rigid Wall in an Oscillatory Pressure Field (Analysis of a Toroidal Bubble)" Preprint JSME. No.974-1. 12-17-12-18 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Takahira: "Growth of Traveling Bubbles near an Axisymmetric Body in a Potential Flow" JSME Int.J., Ser.B. Vol.40, No.2. 240249 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Takahira: "Numerical Analysis of Toroidal Bubbles by the Boundary Element Method (Effects of Bubble-Bubble/Bubble-Wall Interactions)" Trans.JSME (B). Vol.63, No.609. 1496-1504 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Takahira: "Numerical Analysis of Nonlinear Bubble Oscillations in a Sound Field" Proc.16th Multiphase Flow Symp.'97. 143-144 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Takahira: "A Remark on the Mutual Interactions between Flow Field and Bubbles" Preprint JSME. No.977-1. 241-242 (1997)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Takahira: "Numerical Investigations of Nonlinear Bubble Oscillations Near a Compliant Wall" Proc.9th National Symp.on Cavitation. 95-98 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Takahira: "Efeects of Bubble-Bubble/Bubble-Wall Interactions on the Nonlinear Oscillations of Bubbles" Proc.3rd Int.Symp.on Cavitation. (to be published). (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Takahira: "Numerical Analysis of Cavitation Flow around a Body" Preprint JSME,No.984-1. (to be published). (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Takahira: "Growth of Traveling Bubbles near an Axisymmetric Body in a Potential Flow" JSME International Journal,Series B. Vol.40,NO.2. 240-249 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 高比良裕之: "境界要素法を用いたトロイダル気泡に関する数値解析(気泡間相互作用および気泡-壁面相互作用の効果)" 日本機械学会論文集B編. 63巻・609号. 1496-1504 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 高比良裕之: "音場中における気泡の非線形振動に関する数値解析" 混相流シンポジウム'97(第16回)講演論文集. 1巻. 143-144 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 高比良裕之: "流れ場と気泡群との相互作用に関する一考察" 日本機械学会100周年記念北陸信越支部講演会講演論文集. NO.977-1. 241-242 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 高比良裕之: "弾性壁近傍における気泡の非線形振動に関する数値解析" 第9回キャビテーションに関するシンポジウム講演論文集. 1巻. 95-98 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] H.Takahira: "Effects of Bubble-Bubble/Bubble-Wall Interactions on the Nonlinear Oscillations of Bubbles" Proc.3rd International Symposium on Cavitation. (未定). (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 高比良裕之: "物体まわりのキャビテーション流れに関する数値計算" 日本機械学会関西支部第73期定時総会講演会講演論文集. NO.984-1(未定). (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 高比良裕之: "境界要素法を用いたトロイダル気泡に関する数値解析(気泡間相互作用および気泡-壁面相互作用の効果)" 日本機械学会論文集B編. (掲載予定).

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 高比良裕之: "壁面近傍におけるトロイダル気泡の挙動(壁面特性の影響)" 日本機械学会第74期全国大会講演論文集. Vol. III. 151-152 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 高橋文男: "内部気体の熱的効果を考慮した気泡崩壊に関する数値計算" 日本機械学会関西支部第72期定時総会講演会講演論文集. No. 974-1(未定). (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 安田章宏: "振動圧力場における剛体壁近傍での気泡の挙動(トロイダル気泡の解析)" 日本機械学会関西支部第72期定時総会講演会講演論文集. No. 974-1(未定). (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書

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公開日: 1996-04-01   更新日: 2016-04-21  

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