気泡崩壊現象における極限物理の解

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21360086
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 高比良 裕之 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80206870)
• 研究分担者: 小笠原 紀行 大阪府立大学, 工学研究科, 助教 (00552184)
• 連携研究者: 小林 一道 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (80453140)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2012
• キーワード: 流体工学 / 気泡 / 気液二相流 / 衝撃波 / 液体ジェット / Ghost Fluid法 / 非平衡相変化 / 熱移動

研究概要

非球形気泡の崩壊現象を解明するため,界面での非平衡相変化等を考慮した新しい計算手法(改良 Ghost Fluid 法)を開発した.本手法では,気泡の体積変化と並進運動に応じて,格子解像度を変化させる Adaptive Zonal Grids の利用により,気泡崩壊時の界面の微細構造を精度良く捕えることができ,仮想流体の利用により相変化に伴う界面での圧力・温度の不連続を鋭く捕えることができる.本手法を用いた衝撃波と気泡との干渉やチャンネル内での気泡群の崩壊に関する数値計算,ならびに,ベンチュリ管内における気液二相流中での気泡崩壊や圧力波の伝播に関する実験を通して,非平衡相変化が気泡崩壊に及ぼす影響や気泡振動に起因する圧力波の特性等を明らかにした.

研究成果

• [雑誌論文] 気泡流中におけるレーザ誘起気泡の生成に伴う圧力波の伝播に関する実験的検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松熊修平, 西亘, 小笠原紀行, 高比良裕之
  • 雑誌名: 混相流 -混相流研究の進展- 巻: Vol. 26 ページ: 577-585
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ghost Fluid 法を用いた剛体壁面近傍におけるキャビテーション気泡の崩壊に関する数値的検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 板谷翔平, 神保佳典, 高比良裕之
  • 雑誌名: 第26回数値流体力学シンポジウム講演予稿集 巻: No. C02-1 ページ: 5
• [雑誌論文] 衝撃波と蒸気泡との干渉に及ぼす非平衡相変化の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 神保佳典, 板谷翔平, 高比良裕之
  • 雑誌名: キャビテーションに関するシンポジウム(第16回)講演論文集 巻: No. A1-6 ページ: 5
• [雑誌論文] Numerical Investigations of Nonspherical Bubble Collapse near Boundaries by the Improved Ghost Fluid Method (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Jinbo, T. Ogasawara and H. Takahira
  • 雑誌名: Proceedings of the Eighth International Symposium on Cavitation (CAV 2012) ページ: 643- 648
  • DOI: DOI:10.3850/978-981-07-2826-7_202
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Numerical Simulations of Nonspherical Bubble Collapse with Nonequilibrium Phase Transition by the Improved Ghost Fluid Method (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Jinbo and H. Takahira
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings (Nonlinear Acoustics) 巻: Vol.147 ページ: 139-142
  • DOI: DOI:10.1063/1.4749315
• [雑誌論文] Ghost Fluid 法を用いた非平衡相変化を伴う気泡崩壊に関する数値解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 神保佳典, 高比良裕之
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集 B編 巻: 78巻 ページ: 1302-1317
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ghost Fluid 法を用いた気液二相流での圧力波の伝播に関する二次元直接数値計算 (2012)
  • 著者名/発表者名: 二木和宏, 神保佳典, 高比良裕之
  • 雑誌名: 混相流-混相流研究の進展- 巻: Vol. 25 ページ: 459-467
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical Investigation of Viscous Effect on the Bubble Collapse in a Compressible Liquid with the Ghost Fluid Method (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Ogasawara, M. Morimoto, Y. Jinbo and H. Takahira
  • 雑誌名: Proceedings of the Eighth KSME-JSME Thermal and Fluids Engineering Conference 巻: No. GSF32-003 ページ: 4
• [雑誌論文] Numerical Investigations of Thermal Effects on the Interaction of Shock Waves with Bubbles (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Jinbo and H. Takahira
  • 雑誌名: Proceedings of ASME-JSME- KSME Joint Fluids Engineering Conference 2011 (AJK2011) 巻: No. AJK2011-33022 ページ: 11
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bubble Dynamics Observed in a Gas-Liquid Venturi Flow (2011)
  • 著者名/発表者名: W. Nishi, M. Nogami and H. Takahira
  • 雑誌名: Proceedings of ASME-JSME-KSME Joint Fluids Engineering Conference 2011 (AJK2011) 巻: No. AJK2011-33009 ページ: 7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of an Improved Ghost Fluid Method to the Collapse of Non-Spherical Bubbles in a Compressible Liquid (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Takahira and Y. Jinbo
  • 雑誌名: Proceedings of ASME-JSME-KSME Joint Fluids Engineering Conference 2011 (AJK2011) 巻: No. AJK2011-04027 ページ: 12
  • 査読あり
• [雑誌論文] 液体中での衝撃波と気泡との干渉問題へのマルチグリッド Ghost Fluid 法の適用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小林一道, 神保佳典, 高比良裕之
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集 B 編 巻: 77巻 ページ: 20-32
  • 査読あり
• [雑誌論文] 縮小管内での気泡に生じる液体ジェットに関する解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 野上雅教, 西亘, 神保佳典, 高比良裕之
  • 雑誌名: キャビテーションに関するシンポジウム(第15回)講演論文集 巻: No. A3-4 ページ: 4
• [雑誌論文] 気液界面での熱拡散を考慮した Ghost Fluid 法に関する検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 神保佳典, 高比良裕之
  • 雑誌名: キャビテーションに関するシンポジウム(第15回)講演論文集 巻: No. A2-4 ページ: 4
• [雑誌論文] Influence of Shock-Bubble and Bubble-Bubble Interactions on the Collapse of a Cluster of Bubbles (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Kobayashi, Y. Jinbo and H. Takahira
  • 雑誌名: Proceedings of the 7th International Symposium of Cavitation 巻: No. 53 ページ: 11
  • 査読あり
• [学会発表] Ghost Fluid 法を用いた剛体壁面近傍におけるキャビテーション気泡の崩壊に関する数値的検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 板谷翔平
  • 学会等名: 第26回数値流体力学シンポジウム
  • 発表場所: 東京都, 国立オリンピック記念青少年総合センター
  • 年月日: 2012-12-18
• [学会発表] 衝撃波と蒸気泡との干渉に及ぼす非平衡相変化の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 神保佳典
  • 学会等名: キャビテーションに関するシンポジウム(第16回)
  • 発表場所: 金沢市, 金沢工業大学
  • 年月日: 2012-11-23
• [学会発表] Numerical Investigations of Nonspherical Bubble Collapse near Boundaries by the Improved Ghost Fluid Method (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Jinbo
  • 学会等名: The Eighth International Symposium on Cavitation (CAV 2012)
  • 発表場所: Novotel Clarke Quay, Singapore
  • 年月日: 2012-08-14
• [学会発表] Direct Numerical Simulations of Nonspherical Bubble Collapse with Nonequilibrium Phase Transition by the Improved Ghost Fluid Method (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Jinbo
  • 学会等名: The 19th International Symposium on Nonlinear Acoustics
  • 発表場所: 東京都, 早稲田大学
  • 年月日: 2012-05-22
• [学会発表] Numerical Investigation of Viscous Effect on the Bubble Collapse in a Compressible Liquid with the Ghost Fluid Method (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Ogasawara
  • 学会等名: The Eighth KSME-JSME Thermal and Fluids Engineering Conference
  • 発表場所: Songdo Conversia Center, Incheon, Korea
  • 年月日: 2012-03-20
• [学会発表] Ghost Fluid 法を用いた気液界面における相変化を伴う気泡崩壊に関する数値解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 神保佳典
  • 学会等名: 第25回数値流体力学シンポジウム
  • 発表場所: 吹田市, 大阪大学
  • 年月日: 2011-12-20
• [学会発表] Numerical Investigations of Thermal Effects on the Interaction of Shock Waves with Bubbles (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Jinbo
  • 学会等名: ASME-JSME- KSME Joint Fluids Engineering Conference 2011 (AJK2011)
  • 発表場所: 浜松市, アクトシティ浜松
  • 年月日: 2011-07-28
• [学会発表] Bubble Dynamics Observed in a Gas-Liquid Venturi Flow (2011)
  • 著者名/発表者名: W. Nishi
  • 学会等名: ASME-JSME- KSME Joint Fluids Engineering Conference 2011 (AJK2011)
  • 発表場所: 浜松市, アクトシティ浜松
  • 年月日: 2011-07-28
• [学会発表] Application of an Improved Ghost Fluid Method to the Collapse of Non-Spherical Bubbles in a Compressible Liquid (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Takahira
  • 学会等名: ASME-JSME- KSME Joint Fluids Engineering Conference 2011 (AJK2011)
  • 発表場所: 浜松市, アクトシティ浜松
  • 年月日: 2011-07-28
• [学会発表] 縮小管内での気泡に生じる液体ジェットに関する解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 野上雅教
  • 学会等名: キャビテーションに関するシンポジウム(第15回)
  • 発表場所: 堺市, 大阪府立大学
  • 年月日: 2010-11-23
• [学会発表] 気液界面での熱拡散を考慮した Ghost Fluid 法に関する検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 神保佳典
  • 学会等名: キャビテーションに関するシンポジウム(第15回)
  • 発表場所: 堺市, 大阪府立大学
  • 年月日: 2010-11-22
• [学会発表] Numerical Simulations of Bubble Collapse Based on Molecular Gas Dynamics (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Kobayashi
  • 学会等名: The 8th Japan-UK Seminar on Multiphase Flow
  • 発表場所: 小樽市, ホテルノルド小樽
  • 年月日: 2010-09-13
• [学会発表] Numerical Aspect of the Collapse of Non-spherical Bubbles (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Takahira
  • 学会等名: 7th International Symposium of Cavitation (Cav2009)
  • 発表場所: University of Michigan, Michigan, USA
  • 年月日: 2009-08-18
• [学会発表] Influence of Shock- Bubble and Bubble-Bubble Interactions on the Collapse of a Cluster of Bubbles (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Kobayashi
  • 学会等名: 7th International Symposium of Cavitation (Cav2009)
  • 発表場所: University of Michigan, Michigan, USA
  • 年月日: 2009-08-17
• [学会発表] Direct Numerical Simulations of Bubble Collapse near a Tissue Surface with the Ghost Fluid Method (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Takahira
  • 学会等名: 157th Meeting of Acoustic Society of America
  • 発表場所: Hilton Portland & Executive Tower, Portland, USA.
  • 年月日: 2009-05-21