| 研究課題/領域番号 |
19K04087
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分18010:材料力学および機械材料関連
|
|---|
| 研究機関 | 東京工業大学 |
|---|
研究代表者 |
因幡 和晃 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 准教授 (00408725)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
|
|---|
| キーワード | 流体構造連成 / キャビテーション壊食 / サーマルストライピング / 板理論 / パルスパワー / 材料力学 / 熱構造連成 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
熱の影響が無視できず，固体と液体が相互に影響し連成する界面での波動伝播現象の物理モデル構築するため，固液連成界面に波動が入射する実験を行う．固体壁の材料物性，表面粗さや接する液体との濡れ性を変えた実験を理論や数値解析と比較して，流体側での破壊（キャビテーション気泡の生成）と固体側での破壊（き裂生成，伝播）を考慮した物理モデルを構築し，キャビテーション壊食問題への適用を考える．
|
| 研究成果の概要 |
流体から固体または固体から流体へと波動が伝播する連成現象の解明を目指し，固体の表面状態や種類を変えて固液連成界面における波動伝播現象の学理確立を目的とした研究を行った．固体表面近傍で，気泡が崩壊する際のジェットの生成方向を予測し，衝撃荷重が気泡の固有振動数などによって振動することを見出した．また，薄板や厚肉板の空気中での理論をもとに流体と接する板の振動特性を予測する理論を構築し，過渡的応答と衝撃力推定のための理論式を導出した．さらに，機能傾斜材料管の自由振動の理論式を導出し，熱・流体・構造連成問題について，流体の数値解析結果を用いて疲労への影響を評価した．
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
固体中の応力は，３次元的なベクトル成分を持ち，流体中の圧力は静水圧成分としてのスカラー量として定義される．本研究では，このような二つの媒体を伝播する波動が固液連成界面をどのように伝わり，また界面で入射・反射が生じるかに着目して研究を実施したものである．このような状況は，流体中でキャビテーション気泡が生成・崩壊した場合や，爆発などが生じて衝撃波や圧力波が伝播する際に観察される．発電所やプラントの配管系で生じるほか，流体ポンプや自動車の燃料噴射，ブレーキシステムなどでも問題となることから，社会の幅広い分野での工業的応用が可能となる研究である．
|
