| 研究課題/領域番号 |
06555051
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| 研究種目 |
試験研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
流体工学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
井小萩 利明 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (90091652)
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| 研究分担者 |
佐藤 一教 バブコック日立(株), 呉研究所, 研究員
祖山 均 東北大学, 工学部, 助教授 (90211995)
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| 研究期間 (年度) |
1994 – 1995
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| キーワード | 高速水中水噴流 / キャビテーション / ピ-ニング加工 / 噴流壊食 / 衝撃圧 / キャビテーション気泡雲 / 残留応力改善 / 数値シミュレーション |
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| 研究概要 |
キャビテーション壊食エネルギーの有効利用技術の一つである高速水中水噴流によるピ-ニング加工の新技術を確立することを目的に、加工特性に係わる水噴流の構造とその非定常挙動を解明するとともに、ピ-ニング効果の実験的検証などを行った。本研究で得られた研究成果の概要を以下に示す。
1.水中水噴流によるピ-ニング加工技術の成否を検証するため、ステンレス鋼試験片の残留応力をX線応力測定法により計測し、加工前の引張残留応力が表面損傷なしに圧縮残留応力に改善され、著しいピ-ニング効果が生じることを定量的に明らかにした。
2.噴流加工特性のモニタリング法を確立するため、広範囲の加工周囲圧環境下においてキャビテーション・ノイズと衝撃圧パルスを計測し、噴流加工時における音響パワーならびに周囲圧と壊食率との間に指数則が成立することを明らかにした。
3.水中水噴流の加工能力に直接係わる非定常気泡雲の破断特性を明らかにした。すなわち、破断周波数は壊食曲線の第1ピーク付近で極大となり、液柱塊の断続的衝突による壊食機構が確認された。また、円筒ノズルは高い破断頻度を示し、壊食作用が最も強いことが判明した。
4.噴流加工に及ぼす材料表面曲率の影響を明らかにするため、各種円筒面上の衝撃圧分布を測定し、噴流幅が曲率半径より大きい場合には、噴流の増速効果で衝撃圧発生領域が円筒背面まで広く分布することなど、加工施工上の有用な知見を得た。
5.キャビテーション気泡雲を伴う水中水噴流の非定常挙動を数値シミュレーションにより解明するため、圧縮性気液二相媒体モデルに基づく計算コードを開発し、気泡雲中の衝撃波の存在とその破断減少の係わりを明らかにした。
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