| 研究概要 |
ノズル内キャビテーションによる液体噴流微粒化促進機構を解明するために,2次元ノズルと工夫を凝らした光学撮影系を構築し,キャビテーション発達時のノズル下流域におけるキャビテーション気泡群の放出・崩壊過程および液体噴流界面での液糸形成過程の同時高速度ビデオ撮影を行った.また,キャビテーション気泡群が断続的に通過する領域における画像の平均輝度値のパワースペクトルを求め,気泡群放出・崩壊挙動の周波数特性を調べた.さらに,ノズル出口直上における液相速度のLDV計測を行い,液相速度のパワースペクトルをもとに液相乱れの周波数特性を調べ,気泡群の放出・崩壊挙動,ノズル内液相乱れ,噴流界面での液糸形成の関係について調べた.さらに,ラージ・エディ・シミュレーション(LES),気泡追跡法,界面追跡法に基づくノズル内キャビテーション流れのハイブリッド数値計算モデルの原型を作成した.その結果,以下の結論を得た.
1,2次元ノズル内キャビテーションと液体噴流界面の同時高速度撮影により,キャビテーション発達下においてキャビテーション気泡群放出・崩壊跡がノズル出口から噴出した際に,液体噴流界面に液糸が形成されることが分かった.
2,キャビテーション発達時のキャビテーション気泡群の放出・崩壊周波数領域と同じ周波数領域において,ノズル出口直上における液相速度の変動エネルギは顕著に増加することが分かった.この結果,キャビテーション発達時には,気泡群の放出・崩壊に誘起される強い組織的な液相乱れによって液体噴流界面に液糸が形成され,微粒化が促進されることが分かった.
3,LES,気泡追跡法,界面追跡法に基づくノズル内キャビテーション流れの数値計算モデルにより,キャビテーションの初生から発達過程にあるノズル内キャビテーション流れを数値予測できる可能性がある.
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