固液連成界面における波動伝播現象の解明

• 研究課題/領域番号: 26709001
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 機械材料・材料力学
• 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)
• 研究協力者: 岸本 喜久雄 ; 高橋 航圭
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 24,700千円 (直接経費: 19,000千円、間接経費: 5,700千円); 2016年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2015年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2014年度: 18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円)
• キーワード: 波動伝播 / 流体構造連成 / 水撃 / キャビテーション / 壊食 / 機械材料・材料力学 / 材料力学・機械材料 / 連続体力学

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学理を確立することを目的として、固体表面状態の影響や流体の種類を変えて固液連成界面における波動伝播現象の研究を行った。固体から液体に関しては、波動を円管内の水に入射させて高速ビデオカメラで可視化するとともに、固体表面の濡れ性により管内で生成するキャビテーション気泡の挙動が異なることを発見した。また、液体から固体に関しては、固体壁近傍で水中火花放電により発生した気泡崩壊時の衝撃力を逆解析的に推定し、さらに、ポンプの補修材料として期待される高分子材料について引張力を負荷しながら壊食試験を行い、破壊・損傷のメカニズムについて考察した。

研究成果

• [雑誌論文] Cavitation damage of epoxy resin subjected to uniaxial tensile loading (2018)
  • 著者名/発表者名: Masaharu HIBI, Farid TRIAWAN, Kazuaki INABA, Kosuke TAKAHASHI, Kikuo KISHIMOTO, Keisuke HAYABUSA, Hiroaki NAKAMOTO
  • 雑誌名: Mechanical Engineering Journal 巻: 5 号: 1 ページ: 17-00151-17-00151
  • DOI: 10.1299/mej.17-00151
  • NAID: 130006351615
  • ISSN: 2187-9745
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dynamics of Wave Propagation Across Solid-Fluid Movable Interface in Fluid-Structure Interaction (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomohisa Kojima, Kazuaki Inaba, Kosuke Takahashi, Farid Triawan, KIKUO KISHIMOTO
  • 雑誌名: Journal of Pressure Vessel Technology 巻: 139 号: 3 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1115/1.4035376
  • 査読あり
• [雑誌論文] 機械・構造物補修用コーティング材料の耐キャビテーション評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋航圭, 新井大輔, 因幡和晃, 岸本喜久雄, 中本浩章, 早房敬祐
  • 雑誌名: ターボ機械 巻: 42 ページ: 767-776
  • NAID: 130006248399
  • 査読あり
• [雑誌論文] Supercritical CO2 generator using bubble collapse by water hammer (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Ushifusa, Kazuaki Inaba, Kosuke Takahashi, Kikuo Kishimoto
  • 雑誌名: The Journal of Supercritical Fluids 巻: 94 ページ: 174-181
  • DOI: 10.1016/j.supflu.2014.06.023
  • 査読あり
• [学会発表] Solid Boundary Effect on the Jetting Behavior of a Cavitation Bubble (2017)
  • 著者名/発表者名: Inci Akcam, Kazuaki Inaba, Farid Triawan, Kikuo Kishimoto
  • 学会等名: Asian Conference on Experimental Mechanics (ACEM)
  • 国際学会
• [学会発表] 固液連成界面における波動伝播の２次元軸対称解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小島 朋久, Farid TRIAWAN, 因幡 和晃, 岸本 喜久雄
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2017材料力学カンファレンス
• [学会発表] キャビテーション衝撃力と引張負荷が同時に作用する場合におけるエポキシ樹脂のき裂進展メカニズムの解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 川村 誉志也, Farid TRIAWAN, 因幡 和晃, 岸本 喜久雄, 中本 浩章, 早房 敬祐
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2017材料力学カンファレンス
• [学会発表] Numerical Study on Wave Propagation across Solid-fluid Interface with Fluid Structure Interaction (2016)
  • 著者名/発表者名: Tomohisa Kojima, Kazuaki Inaba, Farid Triawan, Kikuo Kishimoto
  • 学会等名: The 8th Japan-Taiwan Workshop on Mechanical and Aerospace Engineering
  • 国際学会
• [学会発表] Experimental Study on the Damage Behavior of Epoxy Resin under Cavitation and Constant Tensile Load (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Inaba, Masaharu Hibi, Farid Triawan, Kosuke Takahashi, Kikuo Kishimoto, Keisuke Hayabusa, Hiroaki Nakamoto
  • 学会等名: the 10th International Conference on Fracture and Strength of Solids
  • 国際学会
• [学会発表] FLUID-STRUCTURE INTERACTION IN THE NOZZLE OF COLLUNARIUM CONTAINER (2016)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Yamaguchi, Kazuaki Inaba
  • 学会等名: ASME 2016 Pressure Vessels & Piping Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Wave Propagation Across the Interface of Fluid-Structure Interaction With Various Surface Conditions of Solid Medium (2016)
  • 著者名/発表者名: Tomohisa Kojima, Kazuaki Inaba, Kosuke Takahashi
  • 学会等名: ASME 2016 Pressure Vessels & Piping Conference
  • 国際学会
• [学会発表] 水面に接した平板近傍における気泡崩壊時のジェットパターン (2016)
  • 著者名/発表者名: AKCAM KUBRA INCI, 因幡 和晃, Triawan Farid, 高橋 航圭, 岸本 喜久雄
  • 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）
• [学会発表] Effect of Tensile Stress on Cavitation Erosion and Damage of Polymer (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaharu Hibi, Kazuaki Inaba, Kosuke Takahashi, Kikuo Kishimoto, Keisuke Hayabusa
  • 学会等名: The 9th International Symposium on Cavitation
  • 発表場所: EPFL, Lausanne, Switaerland
  • 年月日: 2015-12-06
  • 国際学会
• [学会発表] Growth and Collapse of a Single Bubble near a Plate by Spark Discharge in Water (2015)
  • 著者名/発表者名: Ackam Inci, Kazuaki Inaba, Kosuke Takahashi, Kikuo Kishimoto
  • 学会等名: The 9th International Symposium on Cavitation
  • 発表場所: EPFL, Lausanne, Switaerland
  • 年月日: 2015-12-06
  • 国際学会
• [学会発表] .逆解析を利用した気泡崩壊時のマイクロ・スケール衝撃力測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石井智弥, 因幡和晃, 高橋航圭, 岸本喜久雄
  • 学会等名: 日本機械学会 M&M2015 材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 慶應義塾大学 矢上キャンパス
  • 年月日: 2015-11-21
• [学会発表] 固液連成界面における固体材料の表面状態が波動伝播へ及ぼす影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小島朋久, 因幡和晃, 高橋航圭, 岸本喜久雄
  • 学会等名: 日本機械学会 M&M2015材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 慶應義塾大学 矢上キャンパス
  • 年月日: 2015-11-21
• [学会発表] 撃波伝播と管壁の連成振動メカニズムの実験的研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山口大介, 因幡和晃, 高橋航圭, 岸本喜久雄
  • 学会等名: 日本機械学会 M&M2015材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 慶應義塾大学 矢上キャンパス
  • 年月日: 2015-11-21
• [学会発表] WAVE PROPAGATION ACROSS SOLID-FLUID INTERFACE WITH FLUID-STRUCTURE INTERACTION (2015)
  • 著者名/発表者名: Tomohisa Kojima, Kazuaki Inaba, Kosuke Takahashi
  • 学会等名: ASME 2015 Pressure Vessels & Piping Conference
  • 発表場所: Boston, Massachusetts, USA
  • 年月日: 2015-07-19
  • 国際学会
• [学会発表] Rayleigh Scattering of Supercritical Carbon Dioxide in Dynamic Phase Transition (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Ushifusa, Kazuaki Inaba, Kounosuke Sugasawa
  • 学会等名: ASME 2015 Pressure Vessels & Piping Conference
  • 発表場所: Boston, Massachusetts, USA
  • 年月日: 2015-07-19
  • 国際学会
• [学会発表] 動脈瘤を含む脳動脈分岐部まわりの応力の評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小田健太郎, 大島修造, 因幡和晃, 高橋航圭
  • 学会等名: 計算力学講演会
  • 発表場所: 岩手大学（岩手県）
  • 年月日: 2014-11-22 – 2014-11-24
• [学会発表] 高分子材料のキャビテーション壊食における引張応力の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 日比正治, 因幡和晃, 高橋航圭, 岸本喜久雄, 早房敬祐
  • 学会等名: キャビテーションに関するシンポジウム(第17回)
  • 発表場所: 東京大学（東京都）
  • 年月日: 2014-11-20 – 2014-11-21
• [学会発表] 水中火花放電による平板近傍での気泡の成長と崩壊 (2014)
  • 著者名/発表者名: Akcam Inci，因幡和晃，高橋航圭，岸本喜久雄
  • 学会等名: キャビテーションに関するシンポジウム(第17回)
  • 発表場所: 東京大学（東京都）
  • 年月日: 2014-11-20 – 2014-11-21
• [学会発表] 逆解析を利用した固体壁近傍における気泡崩壊荷重と荷重作用位置の推定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石井智弥，因幡和晃，水谷義弘，高橋航圭，岸本喜久雄
  • 学会等名: キャビテーションに関するシンポジウム(第17回)
  • 発表場所: 東京大学（東京都）
  • 年月日: 2014-11-20 – 2014-11-21
• [学会発表] Wave propagation of water hammer in compound tube (2014)
  • 著者名/発表者名: Kengo Takeda, Kazuaki Inaba, Kosuke Takahashi
  • 学会等名: ASME Pressure Vessels & Piping Conference
  • 発表場所: Anaheim, California, USA
  • 年月日: 2014-07-20 – 2014-07-24
• [備考] 流体―構造連成による円菅振動と水撃波伝播に関する研究
  • URL: http://www.mech.titech.ac.jp/~koubutsu/projects/detail/projects11.html
• [備考] 流体―構造連成を利用した気泡の振動とキャビテーション気泡の生成
  • URL: http://www.mech.titech.ac.jp/~koubutsu/projects/detail/projects12.html