| 研究課題/領域番号 |
20K04296
|
|---|
| 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19010:流体工学関連
|
|---|
| 研究機関 | 都城工業高等専門学校 |
|---|
研究代表者 |
藤川 俊秀 都城工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (10777668)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| キーワード | 非循環型キャビテーションタンネル / キャビテーション流れのCFD解析 / 気泡力学 / 気泡核成長の動的閾値理論 / 張力 |
|---|
| 研究成果の概要 |
本研究は高速水流中の円柱表面近傍で局所的な張力により単一気泡核が成長する問題について，気泡核成長の機構と条件を動的閾値の観点から理論と実験により明らかにしたものである．まず気泡力学の基礎方程式（Rayleigh-Plesset方程式）から非線形モデル方程式を導出して動的閾値を定式化した．次にCFD解析による乱流場で，水の非平衡蒸発，熱伝導，気泡壁での並進減圧を考慮することにより，気泡核の成長と並進運動をラグランジュ的に追跡して動的閾値の正しさを確認し，実験により検証した．その結果，従来の静的閾値は気泡核成長の必要条件であり，動的閾値は成長の十分条件であることを明らかにした．
|
| 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 |
① 高速水流中の円柱表面近傍で局所的な張力により単一気泡核が成長する場合，単一気泡核の並進運動をラグランジュ的に追跡し，気泡壁での非平衡蒸発，熱伝導，並進減圧を考慮してRayleigh-Plessetの式により気泡核の成長を解析，その結果を実験と比較して気泡核成長の動的閾値（張力，持続時間，気泡核半径の関係）を解明した（学術的意義）．
② 本報告者らが提案した動的閾値は流体機器内のキャビテーションのみならず，キャビテーションを利用したディーゼルエンジンの燃料霧化，水中ウォータージェット，水処理などにおいてもノズル設計に係る有用な成果である（社会的意義）．
|
