キャビテーティング·ウォータジェットにおけるキャビテーションクラウドの挙動（第1報キャビテーションクラウドの計測）

摘要

水中ウォータジェットは噴流まわりにキャビテーションを伴い，キャビテーションの崩壊圧を利用することで，さまざまな工業分野への応用の試みが図られている．近年では，比較的低い吐出圧力の下でショットレスピーニングやバリ取り加工，さらに殺菌などの環境保全技術にまで用いられ，その応用範囲は広い．これまでの研究においてキャビテーションクラウドの発生および断続的なキャビテーション挙動の存在が指摘されており（たとえば文献），ノズル形状や周囲圧力を変化させキャビテーションクラウドの挙動と壊食作用の関係が示されている．また，衝撃力センサを用いたキャビテーション壊食に直結する空間的な衝撃力分布と壊食ピットの計測に関するも行われている．さらに近年，小林らは円錐ノズルを用いて噴流の非定常挙動を画像解析を用いてクラウドの幅や非定常挙動を定量的に評価している．著者らも比較的低圧力のウォータジェットにおいてノズル形状を変化させ発生するキャビテーティング·ジェット非定常な挙動について検討してきた．しかし，その非定常挙動の発生メカニズムの完全な解明には至っておらず，より詳細な非定常挙動の評価が必要がある．そこで，本研究では代表的な2つのウォータジェット用ノズルを取り上げ，キャビテーションクラウド挙動の詳細な評価を試みた．特に，画像解析を用いた定量的な計測とハイドロホンを用いた衝撃に関連するキャビテーションクラウドの挙動計測を試みた．