キャビテーションが生じる状況下の物体表面損傷に関する予測法の創出

创建空化发生条件下物体表面损伤的预测方法

基本信息

批准号：
21K04512
负责人：
川島久宜
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Gunma University
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

项目摘要

キャビテーションをともなう流れでは，気泡の崩壊により物体表面に損傷を与えることが広く知られており，これまでキャビテーションの崩壊にともなう衝撃力計測など様々な研究が報告されている．小型船舶の船外機では，プロペラの腐食抑制を目的として塗装が施されている場合がある．しかし，船舶の使用状況により，表面に塗布された塗装の剥離や損傷が確認されている．これらの要因として，キャビテーションエロージョンであることが推測されるが，プロペラから生じるキャビテーションが直接的な原因とは断定されていない．また，この塗装の損傷が発現するまでの時間，損傷程度などを推定するには至っていない．本研究は小型回流水槽を用いたモデル実験により，塗装を施した縮流モデルをキャビテーション状況下に曝し，塗装の損傷とキャビテーションの因果関係を明らかにし，塗装損傷の推定法を得ることを目的とする．実験では，流速を変化させた場合の塗装の損傷位置，面積，また損傷に要する経過時間を調べる．また，各流速条件について流れの高速度カメラを用いたキャビテーションの発現から崩壊に至る挙動について可視化を行い，崩壊位置と塗装の剥離位置の関係を得る．さらにモデル表面にはたらく力を実験的に調べ，実験事実に基づく知見を構築する．実験結果の詳細を調べるため，OpenFoamを用いた数値シミュレーションを行い，実験結果と対比することで数値モデルの検証および塗装損傷に関する推定法を見出すことをあわせて目的とする．これらの複合的な知見を基に，キャビテーションによる物体表面損傷の推定法を得ることを狙う．

众所周知，由于气泡崩溃，伴随着对物体表面的空气损害的流量，并且已经报道了各种研究，包括测量与气蚀崩溃有关的影响力。在小容器的舷外电动机中，有时会涂油漆以防止螺旋桨腐蚀。但是，根据容器的使用情况，已确认涂在表面上的油漆。假定这些因素是空化的侵蚀，但尚未确定由螺旋桨引起的空化是直接原因。此外，我们尚未估计该油漆损坏或损坏程度的时间。这项研究的目的是在涂漆的程度上揭露带有紧凑型流动箱的紧凑流量模型，并阐明油漆损伤与空化之间的因果关系，并获得一种估计油漆损伤的方法。在实验中，我们研究了损坏位置，面积和损坏所需的经过的时间，当时流速变化时。此外，对于每种流速度条件，可视化使用高速流动摄像头从空化到崩溃的行为，并获得了倒塌位置与油漆剥落位置之间的关系。此外，对作用在模型表面的力进行了实验研究，并构建了基于实验事实的知识。为了研究实验结果的细节，目的是使用OpenFOAM进行数值模拟，并将它们与实验结果进行比较，以验证数值模型并找到一种估计油漆损伤的方法。基于这些复杂的发现，我们旨在获得一种估计因气腔引起的物体表面损伤的方法。