2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of submerged water jet nozzle assisted with coaxial high pressure and high speed air stream
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16K06016
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| Research Institution | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
屋我 実 琉球大学, 工学部, 教授 (60220117)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | submerge water jet / coaxial air stream / recovery factor / spreading angle |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は水中おけるウォータージェットの性能を維持するために，新しいノズルを開発することを目的としたものである．すなわち中心は噴射されるウォータジェットの外側に空気層をつくることで，噴流と周りの水との抵抗を減らすことである．それによりノズル中心の穴から噴射された噴流は空気の層がない時に比べて中心軸における速度を維持しながら下流に流れることができる．
その効果を最も定量的に評価できるパラメータが噴流に垂直に衝突させて発生する圧力いわゆるrecovery factorである．これは噴流の初期圧力がその衝突平板上でどの程度圧力が回復するかを確認するパラメータである．これを水中において空気噴流がある場合と無い場合を比較することで，空気の効果を確認することできる．その確認の結果ノズルと衝突平板の距離が長い場合ほど，空気噴流の効果は大きく空気の無い場合に比べ７０％の増加が確認された．
またNon-subeberged water jetすなわち水の噴流を大気中で噴射することで，空気の効果が間接的に確認する方法として噴射された水の噴流の広がり角がある．その比較によって空気噴流が噴射された場合は，水の噴流の広がり角が小さくなったことも確認でき，水中や大気中において，同心円状に噴射した空気噴流の効果が確認できた．
さらにシミュレーションによる計算によっても空気噴流の効果が定性的に確認できたことで水中におけるウォータジェットの性能維持に必要なパラメータの同定の可能と考える．一方その定量的な一致には，２相流と同時に水のキャビテーションの評価等も相変化も考慮する必要があることが分かった．
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