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直江 崇; 二川 正敏
Applied Mechanics and Materials, 566, p.391 - 396, 2014/06
水銀中で発生したキャビテーション気泡が崩壊する際に放出される液体マイクロジェットの挙動を評価するための基礎研究として、自由落下法により固体表面に衝突させた水及び水銀液滴の挙動を高速度撮影により詳細に観察した。水銀液滴では、衝突して円盤状に拡散した後、強い表面張力により衝突点に集まり上方にジャンプする挙動が観測された。また、水銀マイクロジェットの噴出角度が水銀流動条件で変化することを考慮して、液滴の衝突速度及び衝突角度を系統的に変化させて液滴直径に対する拡散する液滴の最大径の比、を測定した。その結果、は、液体の種類に依存せず衝突速度と表面張力で表されるウェーバー数で整理できることを明らかにした。
Wan, T.; 直江 崇; 涌井 隆; 二川 正敏; 前川 克廣*
Applied Mechanics and Materials, 566, p.629 - 636, 2014/06
MW級のパルス核破砕中性子源の水銀ターゲット容器では、陽子線入射による熱衝撃により水銀中に圧力波が発生する。この圧力波によってターゲット容器に衝撃的な振動が励起されると共に、内壁には固液界面で生じるキャビテーションによる損傷が形成される。本研究では、狭隘な水銀(厚さ2mm)を隔てた2重壁構造を有する水銀ターゲット容器について、内壁のキャビテーション損傷あるいは疲労破壊を振動の計測により外側から非破壊的に診断する手法について検討した。内壁の損傷とターゲット容器の振動との相関について、1, 5, 10, 20, 40mmの貫通穴によって損傷を模擬した数値解析により系統的に調べた。損傷の差異による容器の振動応答の変化を定量的に評価するために、振動応答波形に対して、ウェーブレット変換と統計処理を用いた波形解析手法を考案した。さらに、2重壁構造を模擬した水銀を充填した容器に対する圧力波負荷試験での振動速度をレーザーにより計測し、本手法の適用性を検証した。その結果、振動波形は、損傷を模擬した穴の直径に依存して変化すること、直径10mm以上であれば、明確な振動の差として損傷を検出できることを明らかにした。