流体解析ソフトウェア
Advance/FrontFlow/red
キャビテーションは、液体が流動中の圧力低下によって部分的に気化し、気泡が発生する現象である。
典型的にはポンプやプロペラ、インジェクタノズル内で局所的に圧力が飽和蒸気圧を下回ると液体が沸騰し、小さな気泡(キャビティ)が生成する。
これらの気泡は圧力の高い領域へ移動すると急激に潰れ(キャビテーション崩壊)、衝撃圧や騒音、材料の損傷(キャビテーション損傷)を引き起こす。
CFDでは、キャビテーションモデル(例:Rayleigh–Plesset 式に基づく気泡成長モデル)を用いて液相と蒸気相の相変化を表現し、液体-蒸気二相流として解析する。
キャビテーション解析はポンプ効率評価や空力音響などで重要な役割を担う。
本事例では、流体機械の基本要素であるオリフィスを通過する液体の流れに着目し、噴流(ジェット)の変動と、それに伴うキャビテーション気泡群の発生・挙動をAdvance/FrontFlow/redにより解析しています。 これは、燃料噴射器や油圧制御弁などの設計において、流量制御やエロージョン対策を検討する上で大きな知見となります。
NACA0015翼周りの2次元キャビテーション解析についてご紹介します。