Study on mechanism of the cavitation erosion mitigation in narrow gap under flowing condition

流动条件下窄间隙空蚀减缓机理研究

• 批准号: 21K03888
• 负责人: 直江 崇
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Japan Atomic Energy Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03888/
• 关键词: キャビテーション; 圧力波; 高速度撮影; 水中火花放電; 壊食損傷

本研究は，大強度陽子線に励起される圧力波に起因する水銀標的容器内のキャビテーション現象について，平行平板に挟まれた壁面境界の影響を受ける流れ場での損傷形成メカニズムと陽子線強度依存性を解明することを目的としている．水中火花放電により平行平板内に模擬的に発生させた圧力波励起キャビテーションについて，高速度ビデオカメラを用いた現象の可視化，壁面振動計測等による気泡崩壊圧の計測を通じて，気泡成長・崩壊挙動に及ぼす壁面境界及び流れの影響を明らかにすることに加えて，損傷に影響する圧力波の強度依存性を評価することを目指す．研究2年目であるR4年度は，研究初年度に整備した水銀標的の狭隘流路構造を模擬した可視化装置を用いて，水中火花放電によるキャビテーション気泡を狭隘流路内に発生させ，その成長・崩壊挙動の可視化を実施した．昨年度実施した予備試験の結果，キャビテーション気泡の挙動は，流路幅が狭くなると電極の影響を受けやすくなることから，R4年度は電極先端部の小径化を試み，針状の電極を製作して可視化試験を実施した．しかしながら，針状の電極は，生成したキャビテーションの衝撃によって破損しやすく，可視化実験を効率良く進めることが困難であった．また，キャビテーション気泡発生時の挙動は，水中火花放電の閃光により可視化が困難であったため，強い閃光を除去して可視化できるように波長フィルタと赤外光源を整備した．次年度は，強度の高い電極へ変更し，可視化試験と衝撃圧計測を継続する．

This study aims to clarify the mechanism of damage formation in parallel plates due to the influence of wall boundary on the pressure wave induced by high intensity anode excitation. Sparks in water are generated by simulation of pressure wave excitation in parallel plates, visualization of high velocity vibration phenomena, measurement of wall vibration, etc., measurement of bubble collapse pressure, evaluation of intensity dependence of pressure wave due to bubble growth, collapse motion, wall boundary and flow effects, etc. In the second year of the study, in the fourth year of the study, the narrow flow path structure of mercury standard was simulated and the visualization device was used. The spark discharge in water was generated in the narrow flow path, and the visualization of the growth and collapse of the bubble was implemented. The results of preliminary tests carried out in the previous year showed that the bubble movement was affected by the narrowing of the flow path amplitude, and the diameter of the electrode tip was reduced in the R4 year, and the needle electrode was visually tested. The needle-like electrode is hard to visualize and the impact is not good. When bubbles are generated, it is difficult to visualize them. Next year, the intensity of the high voltage electrode is changed, and the visual test and impact pressure measurement are performed.

项目成果

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研究地图

中性子ターゲット容器寿命予測

中子靶船寿命预测

• 发表时间: 2023
• 作者: Hiroshi Yokoyama;Masahito Nishikawara and Hideki Yanada;直江崇，粉川広行，涌井隆，羽賀勝洋
• 通讯作者: 直江崇，粉川広行，涌井隆，羽賀勝洋

ORCID

• DOI: 10.5195/jmla.2017.89
• 发表时间: 2017-04
• 期刊: Journal of the Medical Library Association : JMLA
• 作者: Evan Sprague

Progress of the cavitation damage inspection for the J-PARC mercury target vessel

J-PARC汞靶容器空化损伤检测进展

• 发表时间: 2023
• 作者: Takashi Naoe;Takashi Wakui;Hidetaka Kinoshita;Hiroyuki Kogawa;Koichi Saruta;Makoto Teshigawara;Katsuhiro Haga
• 通讯作者: Katsuhiro Haga

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