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2021 年度 研究成果報告書

パルスパワー入射による熱・流体・構造連成現象の解明

研究課題

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研究課題/領域番号 19K04087
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分18010:材料力学および機械材料関連
研究機関東京工業大学

研究代表者

因幡 和晃  東京工業大学, 環境・社会理工学院, 准教授 (00408725)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード流体構造連成 / キャビテーション壊食 / サーマルストライピング
研究成果の概要

流体から固体または固体から流体へと波動が伝播する連成現象の解明を目指し,固体の表面状態や種類を変えて固液連成界面における波動伝播現象の学理確立を目的とした研究を行った.固体表面近傍で,気泡が崩壊する際のジェットの生成方向を予測し,衝撃荷重が気泡の固有振動数などによって振動することを見出した.また,薄板や厚肉板の空気中での理論をもとに流体と接する板の振動特性を予測する理論を構築し,過渡的応答と衝撃力推定のための理論式を導出した.さらに,機能傾斜材料管の自由振動の理論式を導出し,熱・流体・構造連成問題について,流体の数値解析結果を用いて疲労への影響を評価した.

自由記述の分野

機械工学,材料力学,流体力学,計算工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

固体中の応力は,3次元的なベクトル成分を持ち,流体中の圧力は静水圧成分としてのスカラー量として定義される.本研究では,このような二つの媒体を伝播する波動が固液連成界面をどのように伝わり,また界面で入射・反射が生じるかに着目して研究を実施したものである.このような状況は,流体中でキャビテーション気泡が生成・崩壊した場合や,爆発などが生じて衝撃波や圧力波が伝播する際に観察される.発電所やプラントの配管系で生じるほか,流体ポンプや自動車の燃料噴射,ブレーキシステムなどでも問題となることから,社会の幅広い分野での工業的応用が可能となる研究である.

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公開日: 2023-01-30  

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