対向ノズル形流体ダイオードによる気体駆動ポンプに関する研究

• 研究課題/領域番号: 61550189
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機械力学・制御工学
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 和田 力 岡山大, 工学部, 教授 (00032920)
• 研究分担者: 高木 実 岡山大学, 工学部, 助手 (60033247) ; 則次 俊郎 岡山大学, 工学部, 助教授 (70043726) ; 清水 顕 愛媛大学, 工学部, 教授 (00032946)
• 研究期間 (年度): 1986
• 研究課題ステータス: 完了 (1986年度)
• 配分額: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円); 1986年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
• キーワード: 対向ノズル形流体ダイオード / 気体駆動ポンプ / フルイディクス / ポンプ効率 / キャビテーション

研究概要

1.ポンプ理論モデルの作成および数値計算
(1)前年までの研究で得られた、渦流形ダイオードによる気体駆動ポンプの動作と性能に関する理論モデルを参考にして、本ポンプ系の理論モデルを作った。
(2)本ポンプ系は、種々の要素を含み、かなり複雑な系であるため解析解は求めにくい。そこで、各管理における圧力、流量を未知数とする連立方程式を立て、科学研究費補助金により購入した卓上式電子計算算機で数値解を求めた。その結果は2項の実験結果と定性的には良く一致した。
(3)この結果は、本ポンプ系の最適設計に役立つものと考えられる。
2.模型ポンプ実験による理論モデル妥当性の検証
(1)理論モデルの妥当性を検証し、また理論モデル改良の指針を得るために、主に透明アクリル樹脂を用いて模型ポンプを製作し、駆動気体に空気を、そして輸送液体に水を用いて実験を行った。
(2)対向ノズル形流体ダイオードにおけるキャビテーションの発生が、ポンプ効率および平均吐出流量の限界を決定することなどの実験事実が明らかになり、1項の理論モデルの改良の指針を得た。
3.対向ノズル形流体ダイオードの最適形状の検討
(1)本ポンプの最重要要素である対向ノズル形流体ダイオードに関して、種々の形状、寸法のものを製作し、実験的に解析した結果、ダイオードとしての最適形状を決定できた。
(2)ただし、相似則の問題およびキャビテーション対策などが今後の課題として残る。