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潜水病とは、海中の高圧環境から地上の低圧環境に戻る際に、生体中の発泡に伴い発症するものするものであるが、その力学的メカニズムに関する有用な知見は得られていない。しかし、最近の多様な海洋開発に関連して、潜水病への対策と克服が重要な研究課題となってきている。本研究では、生体中の気泡発生に関する流体力学的解明を目的として、実験的および理論的研究を行う。始めに、大深度の海中環境条件をモデル化した加減圧型液中気泡発生装置を試作した。この装置を用いて、最大深度400mに対応する圧力差条件における気泡発生についての実験を行った。その結果、減圧度が大きくなるに従って、気泡数密度が高くなること、その傾向は最大加圧値が大きいほど顕著となることを明らかにした。溶有ガスとして二酸化炭素を用いた場合は、空気の場合と比較して、気泡数密度が3〜5倍高くなり、直径2mm以上の比較的大きな球状気泡を発生する。一方、空気泡は、直径1mm程度のものが出現する。これらの気泡は、動静脈血管系の血流停止・遅滞を招くことが予測させた。次に、高速回転物体回りのキャビテーション発生について、水と血液を作動流体として比較研究を行った。その結果、血液は水に比べて低レイノルズ数域でキャビテーションが発生することが指摘された。また、血液中のキャビテーション発生に伴うキャビテーションノイズは、水に比べて有意に高い値を示すことが明らかとなり、キャビテーションの発達も大きくなることが予測された。気泡の運転方程式とガスの拡散方程式を連立させた数値解析より、気泡の成長率は、時間の経過と共に増加すること、深度が大きいほど最大気泡径が大きくなることが明らかになった。微細な気泡ほどガス拡散の影響によって気泡成長率が大きくなることが示された。
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