Muroran-IT Academic Resources Archive Title Author(s) Citation Issue Date URL 物体形状のキャビテーション発生に及ぼす影響について (第3報) 奥田, 教海; 海鉾, 武司; 早川, 道雄; 一場, 久美室蘭工業大学研究報告.理工編 Vol.7 No.1, pp.281-285, 1970 1970-07-15 http://hdl.handle.net/10258/3507 Rights Type Journal Article See also Muroran-IT Academic Resources Archive Copyright Policy Muroran Institute of Technology 物体形状のキャピテーション発生に及ぼす影響について第 3報奥田教海・海鉾武司早川道雄・一場久美 O n the Effects of Submerged Body Shapes on Cavitation Occurrence Part 3 . Kyokai Okuda，Takeshi Kaihoko，Michio Hayakawa and Hisayoshi Ichiba Abstract The a u t h o r sp r e s e n tt h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t so fc a v i t a t i o n aboutt h esymmetrical b l s e c t o r h y d r o f o i l s，o fwhicht h i c k n e s sr a t i o sa r e0 . 1 3 3 0. 4 5 3 . 0 Theexperimentsa r ec a r r i e do u t ont h et e s tc o n d i t i o no f7 1 2m/sec丑owv e l o c i t i e sand001 2 a t t a c ka n g l e s . Themainr e s u l t so ft h eexperimentsa r ea sf o l l o w s : a ) The i n c i p i e n tc a v i t a t i o nf a c t o r sK a r ealways l a r g e rthant h et h e o r e t i c a lminimump r e s s u r ec o e f f i c i e n t sCpmin・ b ) Thef o l l o w i n gexperimentalformulai sv a r i 五e d: 包 2， K.= Cpmin十 AjV whereA i st h ec o n s t a n tand V i st h ef l o wv e l o c i t y . a n g l ebetweenl e a d i n gedg巴 t a n g e n tandf l o wd i r e c t i o n )a s c ) S e l e c t i n ga t t a c ka n g l ea ands( h ewholet 巴s tdiagramaboutK andαareo b t a i n e d t h et e s tparameters，t 包 I.まえがき同題名の第 2報に引き続き，本報告では一連の対称円弧翼を供試物体とし，それらの形状がキャピテーション発生に及ぼす影響について調べた結果を報告する。 1 1 . 実験装置および方法 2・ 1 実験装置および方法，2報に詳述しであるので，ここでは省略する。第1 2・ 2 供試物体弦長が総て等しく厚さの異なる 5種のレンズ状物体を使用した。これを「対称円弧翼J と 1の通りである。材質は強度，耐腐蝕性に優れた SUS-28，3 2を名づける。詳細な寸法は図( 2 8 1 ) 282 奥田教海・海鉾武可・早川道雄・一場久美使用している。 2・3 翼表面の圧力分布の測定，厚さ 2 9. 4m mの対称円弧翼(厚弦比が 0 . 2 9 4で供試翼 No.3に対応している。) 弦長 100mm を用いて翼表面の圧力分布を測定し， NO.3翼と対比することとした。本実験は迎え角 α=00 -100，流速1/0 = 7-12m/secの範囲で行なった。このときキヤピテーションの初生が観察されるのは凶 2 に示した 3個所であるが，測定に際しては 1 r β。 T ; ; β。ゾβ s / L/ 1 6 9 . 3 20 . 1 3 33 N o . l7 57 01 4 ろJ1 / 5 . 20 ( 8 72 0 3 . 9 21 . 7 70 2 3 5 1 5/ 4( . 1 50 N o . 27 . 3 50 3 6 4 1 52 26 9 . 4 3270 2 ' 守5 1 N o . 37 0 4 0 0 /45 0 4 3 4 No . 4 75 30 5 4 . 4 456 4 5 31 . 3 30 .5 8 . 80 4 2 9 .守 4 N O . 57 53 44 翼名正? し 7 IU. 実験結果および考察との 2みに注目しヲ 1を背面型， 2を先端型と名ずけた。なお以下に使用する初生キャピテーション係数 Kiの定義は次の通りである。 L 二平二主" ~-PV2 ただし図-1 P，1/: 初生時における近寄り流れの静庄，流速己 ; え二二〉 ρr，ρ. その時の水温に相当する水の ~〆』、、〆 ( j オもの蒸気圧，密度方 1 古 1 3・1 迎え角 00 の場合 3・ 1・ 1 総圧の影響 ~ 回流水槽の総圧 P，を一定に保ち，流速匂~込図-2 の変化のみによって静圧を低下させたとき各 1 2 供試翼がどの流速でキャピテーションを発生この場合のキャビテーションは背面型のみで、うと V との問にはほぼ直線的な関係ある。 1 AU V (切) するかについて調べた。それを図 3に示す。が成り立つ。 8 3・ 1・ 2 流速の影響 4 流速の変化が Kiに及ぼす効果を図に示す。流速が増すにつれ Kけまわず、かに減 05 の範囲ではほぼ一定値を示少し RL>7x1 6 0 .4 a8 12 図-3 ( 2 8 2 ) / . 6 総丘凡f や / 仰の第 3報物体形状のキャピテージョン発生に及ぼす影響についてす。その値と理論最小圧力係数 Cp皿 III と比較すれば : ，， / J ; ふム ν である。下表の通りである。ただし RL=VL/ 〈 0. 4 5 0 . 6 5 1 .0 0 1. 4 0 1 .60 Cpmin 0 . 3 8 0 . 5 4 0 . 8 9 1 . 2 5 1 .4 3 包 J4 恐悼会一一企ん1 0 . 5 ー~-事f・'*一一企 No. 1 No.2 No.3 No.4 No.5 K 283 。。川つ4 ;;--..__日叩一…- N口ゴ 3・ 1・ 3 各種寸法の影響厚弦比: Kiと T/Lの関係を示したのが国 5 ~・・-・ ~-"'-No? O:L~ ..~ ん 1 0 . 1 5 左である。両者はほぼ比例して変化する。 1 )1 曲率半径図 ~4 Kiに及ぼす翼表面の曲率の効果を図5右に示した。 Kiと曲率半径 f との間には双曲線的な関係が成り立つ。ただし r oは規準値で弦長 L を直径とする円の半径である。 3・1・4 Kl・ L/Tおよび K i 'r / r o ，上述の結果から K . L/T ，Kρ r /7"oなる無次元変数はほぼ一定になることが予想される。可変数によって，図 4に見られる翼厚さの違いによる K乞の差はほとんそれを図 6に示す。 i 一一寸一一一一「 1 口￨一一一一ー / 2 ， ←--~ Q3 T ， jし [背面翌1 ) g 02 、、、、、、、、、、 01 日5 : (青函豆; J 、、、、、、口5 1 ﹁↑一一一し、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 ¥ 、、、、 i留曹ノ f ハ仏、、九白白﹁Ilti 、、、t 、、 fqu i J ( iI 一三一一 2 Q c Q4 J r / ; 図 7 図 5 . . . . L . . ・ .~ . . : .. _ ， r可司市:，.-...，;-" 6 グ 8 F' 5 iQJ 4 7IlllJlolli--P .~...:..，:. l ~ !(i=[p，制十手 fJHL よ」二 J lNベーι~4 RL x 1 ρ ，す i I 3 。 . . 2 . _ 05050 v印 14η ノ knLJ'れずん μむよ 4 めらm トい-2 f ¥ 吋1 1 長-----<1，-/I 2 l z問 j J 1 _ 4J 日 4 5 6 7 8 守 10 RLX!O-S γ ( J C T / i f j fLA3 図 8 図 6 ( 2 8 3 ) 284 奥田教海・海鉾武司・早川道雄・一場久美どなくなっている。 O i- 3・1・5 翼表面圧力分布との関係 }圧力分布測定実験で得られた最小圧力係数 C p m i n，その理論値および No.3の翼の K乞とをプロットしたのが図 7である。それらはかなり近い値を示して o~ ι￨ J :N o . /! ，ノぐ/zwj 2 .0 ト芹:OJ]' ! l 3・ 1・ 6 Kiに関する実験式〉〆 / N 0 3! 斗:， / _ / A |品~ いる。ペ拙1ラメ / ' ). OL ーでと一一一一一一一一ーム一一----_--2 4c {6 f 図-9 kd=CpmiJjL ただし A は定数とする，々叶~判記o:-l なる式を想定し，実験結果と比較した。 A の値を ' l l l l l l l l l l z z z ; 回四ENa516¥ ~'i No.3，V二1.0m/secの時の実験値から求めたところ 13となり，それによって描いた曲線と実験値とは図 -8 に示すように，かなりよい一致を示すことがわかった。 ~十志守 I伏吋~jÎ#ð~品川弓 3・ 2・ 1 迎え角の影響 4 ヲ ¥ i i i l l i j d 2 =緬型幽 2 幽 05~一一-'----' 3・2 迎え角を変化させた場合 No.4JO'O'i 間同市F 5 6 5 R L孔 1 0 - 7 ザ C" 1 1 I q 図-10 迎え角 α の違いによる発生キャビテーションの型は各供試翼について次の通りである。 No.1 No.2 No.3 No.4 No.5 背面型 0 00_2 0_3 0_8 00_100 00_100 先端型 3 以上 40 以上 0 9 ，100 なしなし 0 0 0 0 0 日の変化が KiVこ及ぼす影響を調べたのが図 9である。先端型は α の変化により大きく変わるが，背面型はほとんど影響されない。これは第一報において述べた欠円翼の場合とほぼ同様の傾向を示している。 3・ 2・ 3 流速の影響各翼に対し流速の影響を調べたのが図 10である。背面型の場合は迎え角。。のときと同じ傾向を有するが，先端型では流速の影響が見られない。(図において No.1 ，No.2翼の先端型のデータは省略した。) 3・ 2・ 3 Kiと s α との関係翼先端の接線が近寄り流れに対してなす角 s α を用いてまとめたのが図 1 1である。この図の曲線で水平に近い線は背面型，垂直に近い線は先端型を示す。この図によって実験結果を総括的にながめることがで、きる。 ( 2 8 4 ) 物体形状のキャビテーション発生に及ぼす影響について第 3報 2 8 5 I V . むすび以上，対称円弧翼形状のキャビテーション発生に及ぼす影響を調べた結果を下記のようにまとめることができる。 0 迎え角 0 の場合， 1 ) 総庄一定の下で，キャビテーションを発生せずに達し得る速度は総圧九にぼほ比例する。 2 ) 初生キャピテーション係数 K乞は流速が増すにつれてわず、かに減少する。 3 ) K乞は 5種の翼すべてにおいて，理論最小圧力係数 Cpmin よりも常に大である。 4 ) K;.L/T ，K i . r / r Oなる無次元量は翼厚さによらずほぼ一定となる。 5 ) Kiに関して次の実験式が適用できる。 Ki= Cpmin十ただし j L Cpmin: 理論値， A: 定数次に迎え角を変化させた場合については， 6 ) 迎え角 α の違いにより， 2種の異なる型のキャビテーションが発生する。 7 ) 先端型の Kiは α により大きく変化するが，背面型の Kiはほとんど変らない。 8 ) sα を変数にとると，Ki と α との関係について総括的な線図が得られる。 5年 5月 2 0日受理) (昭和 4 文献 1 ) J 8 5 3 9 8( .Wislicenus: T r a n s . ASME，83，p .W. Holl，G.F p .3 1 9 6 1 ) . . : Trans.ASME，7 p .5 1 9 5 5 ) tal 3 3 5 4 1( R .W.Kermeene 7，p r a n s . ASME 3 1 5 1 3 2 4( . Knapp: T p .1 1 9 5 8 ) R .T ，80，p 4 1 9 4 6( J .W.Holl: Trans.ASME，8 2，p p .9 1 9 6 0 ) . 5 3 7 )，1 6 2 2 . 沼知福三郎: 日本機械学会誌， 6 6，( 2 ) 3 ) 4 ) 5 ) 1 7 7 ) 6 ) 沼知福三郎: 東北大学高速力学研究所報告， 1 8，( ，147-160等. ( 2 8 5 )