| 研究課題/領域番号 |
19K15000
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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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小区分21030:計測工学関連
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| 研究機関 | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) (2021)
岐阜工業高等専門学校 (2019-2020) |
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研究代表者 |
黒山 喬允 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 応用科学群, 講師 (40781737)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 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)
2021年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 音響キャビテーション / 気泡ダイナミクス / レーザ散乱 / 超音波ホーン / 強力超音波 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
強力超音波によって発生する音響キャビテーションと呼ばれる微細な多数の気泡の半径振動態様を明らかにするために，新たな光学計測手法を確立し多数の気泡うち一つ一つの振動計測を行う．気泡1個が存在する程度の計測体積からのレーザ散乱光を測定できる光学系と，計測体積を通過する多数の気泡一つ一つによる散乱光強度波形を大量に取得可能な高速信号処理系を構築し，大規模一気泡振動計測を実現する．その結果と，これまで音響キャビテーション化学・物理的作用の評価指標とされてきたマクロなパラメータを比較し，音響キャビテーション固有の作用がどのような半径振動をする気泡が何個存在することによって生じているかを定量的に解明する.
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| 研究成果の概要 |
本研究の目的は，強力な超音波によって液中に発生する音響キャビテーション気泡の一つ一つが，どのように振動(膨張・収縮)しているかを明らかにすることである．そのために，気泡にレーザビームを照射し生じた散乱光の強度変化から振動を計測する光学系を構築した．また，この光学系を用い超音波ホーン下に生じた気泡の計測を行った．その結果，ホーン近傍に，単一気泡(単独で振動する気泡)と類似した振動を呈する気泡が多く，その数はホーンから離れるにつれて減少することがわかった．また，ホーン近傍のどの領域においても，単一気泡とは異なる振動を呈する気泡の割合が多いことを明らかにした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では音響キャビテーション中の気の一つ一つの振動を計測する手法を確立した．計測結果は機械学習の手法を用いて解析を行うことが容易であり，これまで解析が困難であった気泡振動のばらつきの評価を可能とする．また本手法により得られた計測結果は，化学汚染物質除去等の音響キャビテーションの応用研究を進める上で重要な知見を与えるものである．
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