旋回水噴流を用いた火山灰除去用ロードスウイーパの開発

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15560478
• Research Institution: Kagoshima National College of Technology
• Principal Investigator: 内谷 保 鹿児島工業高等専門学校, 土木工学科, 教授 (70038107)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中島 正弘 鹿児島工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (70124170) ; 江崎 秀司 鹿児島工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (40185111) ; 田畑 隆英 鹿児島工業高等専門学校, 機械工学科, 助教授 (50290846) ; 岸田 一也 鹿児島工業高等専門学校, 電子制御工学科, 助教授 (10311119) ; 椎 保幸 鹿児島工業高等専門学校, 機械工学科, 助教授 (30270391)
• Keywords: 道路環境 / 噴流 / 流れの可視化 / PIV / 乱流 / 火山灰

Research Abstract

研究目的を達成するために以下に示す開発・実験を昨年度に引き続き行った.送水ポンプからの水噴流を火山灰除去ユニットの両側面から路面に向けて,斜めに噴出させる.そして,路面上の火山灰を流動化させた水噴流は,これを取り込みながら互いに回転方向の異なる旋回流となって火山灰除去ユニット内を流れる.この火山灰除去ユニットは断面積が次第に小さくなるテーパー管になっており,走行にともなって,火山灰を含んだ旋回流は除去ユニットの奥へと運ばれる.そして,火山灰を含んだ水は除去ユニットに接続されたサイクロン(遠心分離器)へ運ばれ,ここで水と火山灰は分離されて回収される.一方,水は送水ポンプへと戻り,再び,火山灰の流動化と除去に用いられる.
本研究では,これまでの火山灰に関連する研究資産と昨年度の反省点を踏まえて,火山灰除去ユニットの原型モデルを設計・試作した.これを用いて水噴流の路面吹付け速度と火山灰除去ユニットの移動速度が除去効率に及ぼす影響を把握した.そのためには,火山灰除去ユニット内部における流動状態を可視化する必要があり,超高速度デジタルカメラや画像解析装置,およびYAGレーザースリット光源を用いて,除去ユニット内の流動状態を調査した.そして,火山灰が除去ユニット内部で旋回しながら除去・輸送される様子を速度ベクトル線図の形で表示した.そして,この結果を用いて旋回水噴流の路面吹付け速度と火山灰除去ユニットの移動速度が除去効率に及ぼす影響を調べた.