| 研究課題/領域番号 |
08555048
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 展開研究 |
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| 研究分野 |
流体工学
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
益田 光治 九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (40038097)
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| 研究分担者 |
岩本 勝治 (株)東芝, 重電技術研究所, 主査(研究職)
矢野 栄宣 九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (20117279)
青木 俊之 九州大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (20150922)
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| 研究期間 (年度) |
1996 – 1998
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| キーワード | 粉末冶金 / ガスアトマイジング / レーザー計測法 / ホログラフィ / TVD解析 |
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| 研究概要 |
粉末冶金用原料金属粉末の製造法の一つであるアトマイジング法では、得られる金属粉末の平均粒径はかなり大きく、粒径の微細化が重要な技術開発の課題となっている。しかし噴流による微粒化の機構が全く分かっていない。本研究は、超音速ノズルからから得られる噴流による液体の微粒化過程を実験的に解明し、超微粒子金属粉末を製造するための超音速ノズルシステムを開発することを目的とした。本研究において、得られた結果を以下に述べる。
(1) 水滴の微粒化過程を観測するため、Nd:YAGレーザーのTHG(波長355nm)を用いた紫外ホログラフィ法による計測を新たに考案し、実証試験を行った。この紫外レーザー・インライン・ホログラフィ法による微粒子計測は世界的に例がない新しい方法で、可視光と比較して計測領域を広くできる利点がある。
(2) 出口端に突起を設けた特殊出口形状を有するオリフィスを作成し、これから得られた超音速自由噴流による微粒化状況を観測した。その結果、突起により若干微粒子の直径が減少することが分かったが、その減少程度は3%程度でしかないことが分かった。しかし、オリフィス出口に直径50ミクロンのワイヤを張った実験では、粒径が10-20%も減少する結果が得られ、オリフィス出口形状を工夫することにより、粒径の小さい微粒子が製造可能であることが示された。
(3) 噴流の構造をオイラー方程式にTVD法を適用して理論的に計算する手法を開発した。噴流の数値解析では複雑な形状を有する噴流の計算を行うため、境界適合格子を用いた曲線座標による計算方法を開発し、微粒化に最も寄与する噴流境界部分の計算精度をあげるとともに、オリフィスの出口形状の特殊性に対応するため、三次元コードによる解析方法を開発した。
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