| 研究課題/領域番号 |
03555038
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
赤松 映明 京都大学, 工学部, 教授 (40025896)
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| 研究分担者 |
玉川 雅章 京都大学, 工学部, 助手 (80227264)
高比良 裕之 京都大学, 工学部, 助手 (80206870)
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| キーワード | キャビテ-ション / 気泡群 / 変形 / カオス / フラクタル / 圧電セラミックス / レ-ザ |
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| 研究概要 |
(1)円盤型圧電セラミックス、音響レンズおよびロッドを組み合わせることにより、集束圧力波発生装置および平面圧力波発生装置を製作した。製作した集束圧力発生装置は圧電セラミックスへの印加電圧およびその波形を変化させることにより、ほぼレンズの焦点付近に比較的安定に気泡を発生させることができることがわかった。集束圧力発生装置に正弦波状の電圧を印加することにより発生させた気泡にレ-ザ光を照射し、その強度をフォトダイオ-ドで計測することにより気泡の振動測定を測定した。その結果、フォトダイオ-ドの出力波形にはキャビテ-ションノイズに見られるような、音場の振動数の1/2倍および1/4倍のサブハ-モニック成分が含まれていることがわかった。また、フォトダイオ-ドの時系列デ-タをもとにアトラクタ-の埋め込みを行い、相関次元を測定したところ、その値は約2.3で、気泡振動に起因するレ-ザ-光の強度変化はカオス的挙動を取ることが明らかとなった。
(2)以上の実験の理論的検証を行うために、気泡の並進運動、変形および液体の粘性の影響を考慮した気泡群の運動方程式ならびに液体の圧縮性を考慮した球形気泡群の運動方程式を導出し、それらを音場中での気泡の振動問題に適用した。その結果、気泡がパラメ-タ励振を起こしているような状況では、気泡変形のために音場の振動数の1/2倍の振動数が現れる可能性があること、また、圧力振幅が大きくなると気泡半径は周期倍加を経てカオスに至り、カオス領域における気泡振動のアトラクタ-は圧力振幅の増加とともに発達し乱れていくが、ある圧力振幅値を超えると逆に乱れが抑制され周期的アトラクタ-に近づくこと等が明らかとなった。
現在、(2)結果を踏まえて、高速写真撮影およびビデオ撮影による気泡形状の観測を行っている。
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