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原子力・火力発電所の配管において、配管に貫通穴を形成する「液滴衝撃エロージョン」の詳細なメカニズムの解明に向け、衝撃波強度の時系列計測実験と数値解析を行った。2021年度は、1)衝撃波センサによる局所的計測装置の研究開発、2)液滴衝突現象の数値計算を並行して進めた。
1) 衝撃波センサによる局所的計測装置の研究開発については、衝撃波を計測する圧力センサとセンサ保護を目的として金属プレートからなる衝撃波センサを開発した。開発した衝撃波センサは、圧力センサを減肉させることなく安定的に衝撃圧を計測することができる。高速液滴衝突装置による減肉実験では、液滴が衝突直後に液滴の圧縮性に起因するウォーターハンマーショックの形成が確認された。このことは、減肉現象の進展に強く関わると考えられることから、今後さらなる検討が必要である。
2) 減肉の進行とともに形成される減肉面と液滴が衝突時の流れ場と液滴の挙動を明らかにするため、圧縮性混相流ソルバーによる数値解析を行った。計算結果によると、液滴が衝突後に生成されるサイドジェットの速度は液滴衝突速度の9倍程度であり、液滴径程度のサイズの減肉面に液滴が衝突した場合には、サイドジェットによる減肉が発生する可能性が示唆された。
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