| 研究課題/領域番号 |
20560160
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
宋 明良 神戸大学, 海事科学研究科, 准教授 (20314502)
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| 研究分担者 |
冨山 明男 神戸大学, 工学研究科, 教授 (30211402)
細川 茂雄 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (10252793)
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| キーワード | 微粒化 / キャビテーション / 圧力噴射弁 / 液体噴流 / 数値計算 |
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| 研究概要 |
圧力噴射弁から噴射される液体噴流の微粒化は、圧力噴射弁のノズル内で生じるキャビテーションに誘起される強い乱れによって大幅に促進される。本研究では、可視化に適した2次元的な形状のノズル、長さと径の比が通常より長い及び短いノズル、および実機で多い円筒形ノズルを作成し、各々について工夫を施した可視化技術を考案することで、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を行った。その結果、全てのノズルにおいてノズル出口付近におけるキャビテーション気泡群を伴う渦が噴流界面の初期大変形を誘起することを明らかにした。
また、縮流係数や圧損を考慮した、ノズル内局所圧力に基づく修正キャビテーションを用いることで、2次元ノズル、短ノズル、長ノズル、円筒ノズル、ディーゼルエンジンの燃料インジェクタで用いられるVCO (Valve-Covered Orifice)ノズルにおけるキャビテーションの初生と発達する条件を定量的に予測できる見通しを得た。
さらに、ノズル内キャビテーションの高精度数値予測を目指し、計算格子数を低減可能なスロットノズルを作成し、数値計算の定量的評価に有用なノズル内液相速度分布とキャビテーション高速度画像データを取得した。その上で、ノズル内再循環流と渦放出過程を精密に再現するラージ・エディ・シミュレーションと、レイリー・プレセット式及び気泡追跡法に基づく新しい精緻なキャビテーションモデルを用いることで、キャビテーションの初生過程を高精度に数値予測できることを示した。
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