| 研究分担者 |
石毛 忠志 (株)栗本鐵工所, 鉄構技術開発部, 部長
祖山 均 東北大学, 流体科学研究所, 助手 (90211995)
佐藤 恵一 金沢工業大学, 工学部, 教授 (50113030)
伊藤 幸雄 八戸工業大学, 工学部, 助教授 (70006196)
井小萩 利明 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (90091652)
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| 研究概要 |
極限環境下で安全に作動する高信頼性バルブの試作を目的として,構造が簡単で流量制御特性が良好であることから,最も信用頻度が高いバタフライ弁を取り上げ,特に,軸が弁体の中心を通る同心形弁と弁座の交換が容易な偏心形弁まわりの流れパターンを高速写真観察法により観察し,キャビテーション壊食に係わるキャビテーション衝撃圧を感圧紙により定量的に測定するとともに,水中ハイドロホンによりキャビテーションノイズを,また,振動加速度を詳細に測定し,以下のことを明らかにした。
1.バタフライ弁まわりの流れを最高記録速度40,500コマ/秒のハイスピードビデオカメラにより詳細に観察した結果,弁体下流管路壁面に生ずるキャビテーション壊食は,弁体まわりの局所的に高速となる流れ場と弁体による逆流域との強いせん断流れに深く起因しており,弁体まわりに生じた渦キャビテーションがこのせん断領域で発達し,また,逆流域で多数の渦キャビテーションが合体することにより,高壊食性渦キャビテーションへ発達することを明らかにした。
2.高壊食性渦キャビテーションまわりの流れを,レーザライトシート法により可視化し,上記のハイスピードビデオカメラに撮影して得られたディジタル画像を画像処理することにより,直径が数ミリオーダの高壊食性渦キャビテーションまわりの流れ場が計測可能であることを示し,高壊食性渦キャビテーションは渦コアを中心として回転し,やがて,渦コアに向かって収縮・崩壊することを明らかにした。
3.弁座の交換が容易な偏心形弁において,流れに対する弁体の取付方向が弁体凸部を上流側にする場合と平板部を上流側にする場合の二通りが考えられるが,流量係数は弁体の取付方向によらないことを明らかにした。
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