2019 Fiscal Year Research-status Report
気泡流被覆水中サスペンション・ジェット脈動特性の解明および通気鞘の最適化
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17K06169
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
彭 國義 日本大学, 工学部, 教授 (90295527)
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2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ウォータージェット / 混相流 / キャビテイション / 通気 / 水中切断 / アブレシブサスペンションジェット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
原子炉解体作業など水中構造物の切断に用いられる水中ウォータージェット工法を確立するため，気泡流被覆水中アブレシブ・サスペンション・ジェットの流れ構造および加工特性を調べる．本年度では，3種類の環状スロットを設けた通気リングによる通気方式を用いて生成された通気水中ウォータージェットの可視化実験を行い，連続気層域の形成条件とその非定常脈動特性を調べた．その上，アルミニウム試験片を用いた水中切断実験を行い，作業条件によって通気水中ASJの水中切断深さの変化を調べた．その結果，以下の知見を得た．
（１）細い穴通気と異なり，環状スロットによって鞘入り口に通気した場合，通気流量を一定に増加するとジェットを被覆する連続気層域が形成される．また，鞘出口近傍に形成された連続気層域は流れ方向に周期的に伸縮し，通気流量の増加にしたがって連続気層域伸縮の周波数は単調的に低減する．鞘内圧力で定義された擬似キャビテーション数 σ_c <= 0.008 の範囲では，連続気層域伸縮の周波数を無次元化した元ストローハル数 St はほぼ一定になる．
（２）加圧通気によって擬似キャビテーション数をσ_c ≒ 0.0005 位に低下させることで，連続気層域（長さ L_c/d ≒ 20～30)の範囲内はでは，気中切断とほぼ同程度の切断能力が得られる．しかし，これ以上過剰に通気しても，ジェットまわりに形成される連続気層域の流れ方向での拡張は殆どなく，通気ASJの加工有効スタンドオフ距離と切断能力の改善は示されなかった．
（３）通気水中ASJを水中切断に用いる場合，噴射圧力とノズル浸水深さに合わせて通気流量を調整することが示唆された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
令和元年10月の台風19号で，当該実験室は浸水被害を受け，高圧ポンプ等実験装置が壊れてしまい，一部の実験（通気水中ウォータージェット流れ構造の可視化解析）は予定通り実施できなかったため，次年度に実施することになった．
実験室の復旧工事および実験装置の修理は令和２年度前半までに完了する予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究計画・方法の通り，来年度は，（１）通気水中ウォータージェット流れ構造の可視化計測を行い，気層被覆水中ウォータージェットを形成する最適噴流条件を確定する．（２）水中切断実験を行って通気水中ASJの切断能力を評価し，その使用条件と作業指針を検討する。
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| Causes of Carryover |
一部実験用品の加工と消耗品の使用は次年度に変更した．
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