| 研究課題/領域番号 |
18K13662
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分18010:材料力学および機械材料関連
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| 研究機関 | 中央大学 (2019-2021)
明治大学 (2018) |
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研究代表者 |
小島 朋久 中央大学, 理工学部, 助教 (70802734)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | キャビテーション / 波動伝播 / アナロジー / 破壊 / 界面 / 衝撃 / 破壊力学 / 流体構造連成 / 圧力波 / 連続体力学 / 損傷力学 |
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| 研究成果の概要 |
流体機械の寿命評価においてキャビテーションの発生予測は極めて重要である．本研究では固体の破壊力学におけるき裂の生成と進展のアナロジーを圧力波動の伝播に伴うキャビテーション気泡の生成と波面伝播に適用することで，動的キャビテーション波面発生を予測する新しい学理を創出することを目指している．固液連成界面上の気泡核へ圧力波を伝播させる実験を行い，気泡が成長する臨界圧力を求めた．次にGriffithのエネルギ平衡の導出過程を参考にして，圧力変動に起因して流体が圧縮されることにより流体自体に蓄えられるエネルギを考慮することにより，キャビテーション生成を精度良く予測する指標を導出できる可能性を示した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来の研究におけるキャビテーションの発生モデルでは流体中に存在する微小な気泡核の分布量によってキャビテーション発生圧力が定義されていたが，流体中に気泡核が存在していてもキャビテーションが発生しない事例が確認されている．本研究では流体中のキャビテーション発生に固体の破壊力学におけるき裂の進展のアナロジーを適用することを検討し，キャビテーション発生を精度よく予測する新しい理論を創出できる可能性を示した．本研究成果は動的キャビテーション波面の生成を積極的に制御する新技術の創出によって流体機械の長寿命化に資するものであり，また固体と流体の「破壊」を統一して扱える新しい学理の発展に資するものである．
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