2020 Fiscal Year Annual Research Report
Characteristics of flow pulsation of air ventilated submerged suspension jet and design optimization of ventilation nozzle head
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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 / 流れの可視化 / 通気 / アブレシブサスペンションジェット / 水中切断 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，ウォータージェットを用いた水中切断工法を確立するため，通気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性能への影響を解明し，気泡流被覆水中ASJの最適使用条件を見出すことを目的とするものである．本年度では，前年度の研究結果に基づいて，異なる通気方式による水中ウォータージェットの検証実験を行い，通気水中ウォータージェットの流れ構造およびその非定常脈動特性を解明した．これらの研究結果により，以下の知見を得た．
（１）細い穴方式を用いて通気した場合，微細気泡流に覆われるウォータージェットが形成され，ジェットまわりの気泡流の放出は安定的であり，気泡流被覆ジェット噴流幅の変動は小さい．
（２）環状スロート方式を用いて通気した場合，通気流量が一定の臨界流量に達すると，鞘出口近傍にジェットを覆う大きなキャビテーが形成され，連続気層域被覆ジェットが形成される．キャビテーの放出によってジェットを覆う連続気層域は周期的に伸縮し，その周波数は通気流量の増加にしたがって単調的に低減する．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ストローハル数 St は，ほぼ一定である．
（３）擬似キャビテーション数σ_c ≒ 0.0005 のとき，鞘出口近傍長さL_c/d ≒ 20~30の範囲内に安定的な連続気層域が形成され，通気水中ASJは気中ASJとほぼ同程度の切断能力が得られる．しかし，過剰に通気しても，通気水中ASJの加工有効スタンドオフ距離の改善は示されなかった．
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