2012 Fiscal Year Annual Research Report
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21360086
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
高比良 裕之 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80206870)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小笠原 紀行 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00552184)
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| Project Period (FY) |
2009-04-01 – 2013-03-31
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| Keywords | 流体工学 / 気泡 / 気液二相流 / 衝撃波 / 液体ジェット / Ghost Fluid法 / 非平衡相変化 / 熱移動 |
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| Research Abstract |
界面での非平衡熱物質移動と表面張力を考慮したGhost Fluid法に基づく新しい数値計算手法を開発し，壁面近傍での蒸気泡の崩壊現象を解析した．非平衡相変化により気泡崩壊が助長されること，壁面と気泡中心との距離が短いほど気泡の崩壊周期が長くなり，気泡内の最高圧力と最高温度が低下すること，気泡収縮時の凝縮による質量減少の変化率は，気泡と壁面との距離が短いほど低下することが示された．また，衝撃波と蒸気泡との干渉を気液界面において生じる非平衡相変化を考慮して数値解析した．その結果，気泡から放射される衝撃波の強度や気泡中心の初期位置からの並進移動量が実験と良く一致すること，気泡が収縮している過程で入射衝撃波が作用する場合，気泡崩壊時に強い衝撃波が発生する条件が，入射衝撃波が作用する気泡収縮過程の位相に依存することなどの知見を得た．また，気泡崩壊を利用した治療性分子の輸送機構の解明のために，生体壁近傍での気泡の崩壊を数値解析した．その結果，生体内への治療性分子の輸送が，壁の音響インピーダンスと気泡崩壊時の界面形状に依存し，柔らかい壁の方が生体内への輸送量が増加することが明らかとなった．
強い衝撃波の発生源としてレーザ誘起気泡生成時の球面衝撃波を用いることにより，狭い流路内での衝撃波と気泡群との干渉を解析した．その結果，高速度ビデオカメラによる観測画像の輝度値を空間平均することにより，気泡の体積振動に起因する圧力波の伝播速度を算出でき，その速度からボイド率が推定可能であることが示された．また，狭い流路内およびU型壁面近傍でのレーザ誘起気泡の崩壊挙動を高速度ビデオカメラで観測し，流路幅および壁面形状が気泡崩壊に及ぼす影響を調査した．その結果，液体ジェットの発生が流路幅と気泡最大半径に大きく依存すること，U型壁面近傍では平面上の液体ジェットが形成されることなどの知見を得た．
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| Current Status of Research Progress |
Reason
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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