溶存気体効果を考慮した革新的キャビテーション相変化モデルの開発

• 研究課題/領域番号: 15K13863
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 伊賀 由佳 東北大学, 流体科学研究所, 准教授 (50375119)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2015年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
• キーワード: キャビテーション / 溶存気体 / 析出 / 数値解析 / 相変化 / 溶存空気 / CFD

研究成果の概要

減圧沸騰実験装置を用い，溶存気体量が多いほど見かけの相平衡圧力が高くなることを実験的に示した． 次に，キャビテーションタンネルにおいて，運転中の溶存酸素量（DO値）をモニタリングできるよう増設工事を行い，DO値の低下をモニタリングすることに成功した．
析出と蒸発を局所のボイド率による関数によって1つの項で表現した見かけの相平衡モデルによる解析を行った．析出に寄与する流動刺激として7種類の乱れの要素を気体分離圧とし，結果を比較した．既存のキャビテーションモデルでは再現できなかった非定常キャビテーション流れにおけるキャビティ体積の過小評価と，それに伴う翼揚力の過小予測を解決した．

研究成果

• [雑誌論文] Consideration of a Phase Change Model Based on Apparent Phase Equilibrium (2015)
  • 著者名/発表者名: Shun KASHIWADA, Yuka IGA
  • 雑誌名: Journal of Physics, Conference Series 巻: 656 ページ: 012129-012129
  • DOI: 10.1088/1742-6596/656/1/012129
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Numerical Modeling of Gaseous Cavitation in CFD of Hydraulic Oil Flow Based on Dynamic Stimulation (2017)
  • 著者名/発表者名: Yudai Matsuura, Kento Kumagai, Yuka Iga
  • 学会等名: Bath/ASME FPMC2017 Symposium on Fluid Power and Motion Control
  • 発表場所: Sarasota, FL, USA
  • 年月日: 2017-10-16
  • 国際学会
• [学会発表] 溶存空気の析出を考慮した油中キャビテーションの数値解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松浦優大, 熊谷賢人, 伊賀由佳
  • 学会等名: 日本機械学会東北支部 第52期総会・講演会
  • 発表場所: 東北大学（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] 油中キャビテーションの数値解析モデルの検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 伊賀由佳, 松浦優大, 立石佐太郎
  • 学会等名: キャビテーションに関するシンポジウム(第18回)
  • 発表場所: 九州大学（福岡県・福岡市）
  • 年月日: 2016-12-08
• [学会発表] Consideration of a Phase Change Model Based on Apparent Phase Equilibrium (2015)
  • 著者名/発表者名: Shun KASHIWADA, Yuka IGA
  • 学会等名: International Symposium on Cavitation (CAV2015)
  • 発表場所: Lausanne, Switzerland
  • 年月日: 2015-12-06
  • 国際学会