油中析出実験と乱流解析による革新的キャビテーションモデルの開発

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K18819
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分19:流体工学、熱工学およびその関連分野
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 伊賀 由佳 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (50375119)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2021-03-31
• キーワード: 気体性キャビテーション / 溶存気体 / 析出 / テイラー渦 / 油圧作動油

研究成果の概要

本研究では，油圧作動油の回転同心円筒減圧実験を通じ，せん断流れにおける気体性キャビテーションの発生特性の解明を行った．その結果，流れ場のせん断が強いほど，また，減圧速度が遅いほど，気体性キャビテーションが発生しやすいことがわかった．また，その発生特性は，減圧速度が速いほど発生圧力が低下する非平衡析出領域と，発生圧力が減圧速度に依存しない平衡析出領域に分けられることを発見した．さらに，その発生特性の境界となる減圧速度と非平衡発生圧力の定式化を行った．

自由記述の分野

流体工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で得られた気体性キャビテーションの発生条件をキャビテーション数値解析モデルに適用することにより，より現実に近いキャビテーション発生の数値予測が可能となる．キャビテーションの発生予測ができれば，キャビテーションによって性能が低下してしまうポンプの高性能設計が可能となる．特に，ロケットエンジン以外では未だ開発されておらず，しかし，今後来たる水素社会において必須となりこれから開発が始まる水素輸送ポンプにおいて，その吸込性能を向上する最適設計が可能となり，水素サプライチェーンのコスト低減に貢献できると期待できる．