研究者業績

小川 和彦

オガワ カズヒコ  (Kazuhiko Ogawa)

基本情報

所属
大阪産業大学 工学部交通機械工学科 教授
学位
Doctor od Engineering(Kobe University)
工学博士(神戸大学)

研究者番号
30252802
J-GLOBAL ID
200901038579949550
researchmap会員ID
1000163371

論文

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  • 小川和彦, 青山一樹
    大阪産業大学論集 自然科学編 132 79-92 2022年3月  査読有り筆頭著者
  • 小川和彦
    Proceedings of Automation, Instrumentation & Control Symposium 2018 (2018 ISA@Montreal) (14) 1-12 2018年10月16日  査読有り
    In this study, the measurement of the number and size of cavitation bubbles in the biased velocity distribution were performed at nine positions on the downstream side of a butterfly valve. In practical engineering, more than two valves are installed in a series or bends are installed just ahead of a valve to save space. In such cases, the cavitation occurrence will be affected by the biased velocity distribution in front of a valve. In the biased velocity distribution in which the velocity was larger on the nozzle side, there were very small differences in the number of the cavitation bubbles at each position. If a cavitation number was small to some extent, the number of cavitation bubbles at the orifice side also increased due to vena contracta. Moreover, the cavitation bubble occurrence on the nozzle side was more intense than in the biased velocity distribution in which the velocity was larger on the orifice side. Therefore, the installation of a valve where the flow velocity on the nozzle side becomes large should be avoided in actual piping.
  • 小川 和彦, 朱 佳寧, 青山 一樹
    設計工学 53(4) 333-346 2018年3月1日  査読有り
    バタフライ弁のキャビテーションは、弁後部の大きな流れの剥離と、ノズル側とオリフィス側からの流れの干渉によって発生する。本研究ではこのキャビテーションを避けるために、弁下流側に多孔プレートを挿入することを提案し、実験から騒音を抑制できることを明らかにした。また数値解析によりプレートの多数の孔が弁の圧力回復に役立つことが明らかとなった。バタフライ弁がコパンクトかつ簡単な構造であることから産業において数多く用いられている。多くの耐キャビテーション弁が提案されてきたが、高価で複雑な構造である。多孔プレートは簡単な構造で安価であり、実用上非常に有益である。
  • 小川 和彦
    マリンエンジニアリング 50(5) 599-599 2015年  
  • 小川 和彦, 沈 俊
    設計工学 = Journal of Japan Society for Design Engineering : 日本設計工学会誌 48(12) 571-578 2013年12月  査読有り
    従来キャビテーション気泡の大きさと個数の分布は明らかでなく、定量的な考察もなかったが、本研究では初めてこれを明らかにした。弁付近に発生するキャビテーション気泡の直径は、弁開度45度の場合20μmから500μmの範囲であった。弁前縁でのキャビテーション気泡の直径は、弁下流側1dia.での気泡の直径の数倍であり、縮流による前縁での発生が支配的であること、下流へと流れるにしたがって気泡径が分裂、縮小により増加することが明らかになった。
  • Kazuhiko Ogawa
    Mechanical Engineering, InTech, Editor Murat Gokcek, (ISBN) 978-953-51-0505-3 483-500 2012年4月  査読有り
    Cavitation occurs intensely around the butterfly valve because of the interference of the flow from the nozzle side with the flow from the orifice side. To avoid this interference, semicircular fins were attached to the valve body. In this paper, it was confirmed based on the experimental results that the attachment of the fins was very effective in reducing cavitation noise. In past studies, photographs focusing on the aspect of the butterfly valve cavitation have been reported in great numbers. However,since the measurements of number and size of the cavitation bubbles were not carried out, the details of the cavitation growth were not clear. In this study, close-up photographs of cavitation bubbles were taken and their number and size were analyzed. The difference between the normal valve and the valve with the fins is reported.
  • 小川 和彦
    設計工学 = Journal of Japan Society for Design Engineering : 日本設計工学会誌 44(9) 496-504 2009年9月  査読有り
    本研究ではバタフライ弁に半円形フィンを付加し,キャビテーション騒音抑制を図った.フィンの大きさは,弁体中央での高さが管内径の約1/2程度、弁体中央から弁直径の1/4程度の距離に取り付けると、従来弁に比べて5dB程度騒音を小さくすることができた.可視化実験により,弁体前縁側からの流れと弁体後縁側からの流れの干渉がフィンによって緩和されたことにより低騒音化を図ることができたと考えられる.
  • Kazuhiko Ogawa
    2009年2月  
    産業用プラントではバタフライ弁は流体制御に構造が簡単でコンパクトであることから広く使われているが、キャビテーションにより騒音と壊食が配管に発生し、メインテナンスの上で大きな問題となっている。本研究ではフィンを付加して弁体のノズル側とオリフィス側を通過する流れの干渉を抑制することにより、騒音の低減を試みた。高速度カメラと騒音測定の結果から、半円状のフィンを弁体の背面に取り付けると、従来の弁に比べて初生は若干低い流速で発生するものの最大音圧を低下させることができることがわかった。
  • 小川 和彦, 久田 幸一
    日本機械学会論文集B編 73(726) 561-566 2007年2月  
    本研究ではバタフライ弁のキャビテーション抑制に関し、配管の管径拡大部を設け、弁体後方の剥離領域が低圧になるのを緩和し、弁体後方の圧力を上昇させることによりキャビテーション抑制が可能であることを明らかにした。溝部の大きさは、実験・解析から管壁の間隔Dに対し1/5Dの深さ、1Dの長さが望ましいことがわかった。実際の配管における実験結果では、中間開度において同一の圧力損失係数のもとで初生のキャビテーション係数が約60%に抑制され、最大音圧も約5dB抑制されることがわかった。構造が簡単なため、汚泥などが混じった流体でも用いることがき、 プラントでのメンテナンスが容易になると考えられる。
  • K. Ogawa
    FEDSM 2007: PROCEEDINGS OF THE 5TH JOINT ASME/JSME FLUIDS ENGINEERING SUMMER CONFERENCE, VOL 2, PTS A AND B 397-402 2007年  査読有り
    Butterfly valves are widely used in industry because of their compactness and simple construction. Many kinds of valves have been proposed to prevent cavitation. However, those valves are fairly expensive and the structures of the valve are complicated. In this paper, the attachment of fins to the valve body is proposed to reduce cavitation noise. The cavitation around the butterfly valve occurs because of the interference of the flow from the nozzle side and the flow from the orifice side. To avoid this interference, semicircular fins were attached to the valve body. From the experimental results, it was confirmed that the attachment of the fins was very effective in reducing the cavitation noise.
  • 田尻慎介, 蔦原道久, 小川和彦, 坂本雅彦, 田島正和, 東 啓亮
    日本機械学会論文集(B編) 72(715) 662-669 2006年3月  査読有り
    高圧ガス噴射で直接駆動させる船舶推進用の二次元半開ノズル内の流れを可視化し、圧力測定を行って非定常流の考察を行った。実験から、噴射した気相と水流の相は完全に分離し、二相の界面は干渉波のように挙動することがわかった。また高速度カメラの撮影から、水流の速度により干渉波の形状が変化し、水流の速度が増加するにつれて波長が長くなることが明らかになった。
  • 蔦原道久, 小川和彦, 坂本雅彦, 良工業高等専門学校, 松井隆宏, 田尻慎介, 田嶋正和, 横山広樹
    日本機械学会論文集B編 71(707) 1782-1788 2005年7月  査読有り
    高圧ガスで駆動する船舶推進用の二次元半開ノズルにおける内部流れについて、可視化実験を行った結果、流れは非定常であり、かつ気相と液相がはっきりと分離していることを確認した。高圧ガスを連続的に噴出すると、その気相と液相の界面波の伝播が見られた。この界面波の発生周期は高圧ガスの噴出を間欠的にしても変わらなかったが、推力自体は低下したが、推進効率は増大することが明らかになり、界面波の存在がノズル性能に大きな影響を及ぼすことがわかった。
  • T.Kataoka, M.Tsutahara, K.Ogawa, M.Shouji, M.Tamura, Y.Sakai
    Theoretical and Applied Mechcanics Japan 53 155-161 2004年11月  査読有り
    クヌッセンポンプの工学的応用について考察を行った。希薄気体の場合、温度勾配のある平板が平行に置かれた場合、気体分子は低温側から高温側へと移動する現象が知られており、この現象を利用したものがクヌッセンポンプで、真空装置やコンプレッサとして使用できる。本論文では人工衛星への適用を検討し、数値解析の結果から高度150km程度では使用でき、また高度200km程度になると適用が困難との結果を得た。
  • 蔦原道久, 小川和彦, 嶋 英志, 中澤孝昭
    日本機械学会論文集B編 69(679) 602-609 2003年3月  査読有り
  • M Tsutahara, T Kimura, K Ogawa, S Ueda
    JSME INTERNATIONAL JOURNAL SERIES B-FLUIDS AND THERMAL ENGINEERING 43(3) 427-433 2000年8月  査読有り
    The authors proposed the method of performance improvement by injecting moist air as the new propulsion system. The authors investigated on the effect by injecting dry air into the nozzle in former papers but there was the limit because the average fluid density decreased in the nozzle by air. In this study, the method of injecting moist air was investigated to obtain more thrust. Steam of the moist air injected into the nozzle condensed and the average density of fluid increased. By the increase of the density, the thrust increased about 20% comparing with the result of using only dry air and the propulsion efficiency was improved. There are some sources of exhausted heat such as engines and boilers in actual ships and obtaining the steam is relatively easy to make use of them. Our propulsion method is applicable for practical use and desirable for the energy efficiency.
  • 蔦原道久, 小川和彦, 張 暁峰
    日本機械学会論文集B編 66(646) 1288-1293 2000年6月  査読有り
    The vortex method is advantageous to high-Reynolds number flows and its algorithm is relatively simple. However, the number of vortices increases with time and the calculation load of velocties by the Biot-Savart law becomes very large. The authors propesed Lattice Vortex Method (LVM) to accelerate the calculation and to perform numerical analysis stably. The vorticity is not always conserved in the calculation by the conventional finite difference method and the conservation of vorticity is one of the crucial points in numerical flow analysis. In our lattice vortex method (LVM), the vorticity and the density are conserved because those are moved and distributed on cells by Lagrangian scheme. In this paper, lattice cortex method was extended for three-dimensional flow analysis, the vorticities were expressed by vortex rings arranged on the cell sides of the grid to avoid the treatment on the end of vortex lines and Lagrangian scheme was used to preserve the mass and vorticities. The propagation of internal waves was grasped fairly good in three-dimensional stratified flow by LVM.
  • M.Tsutahara, A.Miura, K.Ogawa, K.Akita
    Vortex Methods, -Selected Papers from the First International Conference on Vortex Methods- 153-160 2000年1月  査読有り
  • 木村雄吉, 井藤 創, 小川和彦
    可視化情報学会誌 19(72) 19-24 1999年1月  査読有り
    Spark technique was applied to qualitative velocity profile visualization in hypersonic flows over compression and expansion corners. For comparison, Schlieren measurement and numerical simulation based on the two-dimensional full Navier-Stokes equations were performed. The computational results did not contradict with the Holden criterion. For shock wave visualization, quantitative agreement among the spark, the Schlieren, and the computational results was good. Further, we found that the spark column shapes observed photographically and the computational velocity profiles correlate to each other. The results demonstrate the capability of the technique.
  • 蔦原道久, 小川和彦, 木村雄吉, 上田素直
    日本機械学会論文集B編 65(631) 934-939 1999年  査読有り
    The authors proposed the method of performance improvement by blowing moist air for a water jet ship. The authors investigated on the performance of the water jet ship by blowing air into the nozzle in former papers but there was the limit by blowing only air. In this study, the method of moist air blowing was investigated to obtain more thrust. Steam blown into the nozzle condenses just after the outlet and the average density of fluid increases. By the increase of density, the fluid in downstream can be easily accelerated by expanding bubbles of air. The experiment on this method was performed in a towing tank and the result showed that the thrust increased about 20% in comparison with the conventional method. There are many sources for supplying moist air like exhaust engines and boilers in actual ships. Our propulsion method is promising for practical use.
  • 蔦原道久, 小川和彦, 木村雄吉, 細川泰宏
    日本機械学会論文集B編 64(619) 670-676 1998年3月  査読有り
  • 佐伯裕志, 木村雄吉, 小川和彦
    日本航空宇宙学会誌 46(529) 100-110 1998年2月  査読有り
  • 佐伯裕志, 木村雄吉, 小川和彦
    日本航空宇宙学会誌 46(529) 93-99 1998年  査読有り
  • 蔦原道久, 木村雄吉, 小川和彦, 細川泰宏
    日本機械学会論文集B編 63(614) 3209-3215 1997年10月  査読有り
  • 木村雄吉, 井藤創, 小川和彦
    日本機械学会論文集B編 63(610) 2017-2022 1997年6月  査読有り
  • 木村雄吉, 小川和彦, 井藤 創
    日本機械学会論文集B編 63(607) 932-937 1997年3月  査読有り
  • 木村 雄吉, 小川 和彦
    日本機械学会論文集. B編 63(606) 360-365 1997年2月  査読有り
  • Kazuhiko Ogawa, Takeyoshi Kimura
    Advances in Instrumentation and Control 51(Part-1) 693-702 1996年10月  査読有り
  • 木村雄吉, 井藤創, 小川和彦
    日本航空宇宙学会誌 44(512) 550-555 1996年9月  査読有り
  • T Kimura, H Itoh, K Ogawa, CV Wu
    TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES 39(124) 248-254 1996年8月  査読有り
    As is well known, shock wave shapes over a flat plate with a slightly blunt leading edge in hypersonic flow exhibit a similarity for large Reynolds numbers. However, deviation from the similarity for smaller Reynolds numbers has not been investigated systematically. It is the purpose of this paper to investigate the characteristic of the deviation experimentally. Shock wave shapes over a flat plate model with a slightly blunt leading edge and those over a cylinder model are compared with blast wave theory. The results show that, at high Reynolds numbers, a similarity shock wave shape emerges not only for the flat plate but also for the cylinder, because of the Mach- and Reynolds-number independence. The deviation from the similarity shape for low Reynolds number regime is due to the variation of nose drag coefficient, which becomes larger with a decreasing Reynolds number.
  • 木村雄吉, 井藤創, 小川和彦
    日本航空宇宙学会誌 44(510) 423-428 1996年7月  査読有り
  • K Ogawa, T Kimura
    ISA TRANSACTIONS 34(4) 327-333 1995年12月  査読有り
    This study has focused on the prediction of torque characteristics of butterfly valves and we propose a prediction equation derived from theoretical investigation and experimental results. The free-streamline theory is applied to the prediction of the torque characteristics because the flow separation was confirmed on the rear surface by flow visualization. Actual valves are affected by the duct wall. These effects are considered as the change of attack angles and approaching velocities of the flows. Thus, the correction for these effects is added to the theoretical torque equation obtained by the free-streamline theory. The results of our prediction are shown to be successful comparing with the experimental results.
  • T Kimura, T Tanaka, K Fujimoto, K Ogawa
    ISA TRANSACTIONS 34(4) 319-326 1995年12月  
    Investigation on fluidmechanic performance on a butterfly valve has been carried out. A practical valve model of a given thickness and a hub is used for the loss coefficient theory. A theoretical loss coefficient has been formulated from a contraction factor obtained by applying the generalized Borda mouthpiece theory. Cavitation stages (such as cavitation inception, supercavitation inception, cavitation damage inception, choking cavitation) have been theoretically predicted from the valve loss coefficient. The cavitation prediction has been carried out by applying the free streamline theory, where the relation between the loss coefficient and the critical cavitation factor has been formulated. The results of the theoretical prediction equations agree well with the experimental results.
  • 木村 雄吉, 田中 隆治, 小川 和彦, 藤本 香代
    日本舶用機関学会誌 30(6) 448-452 1995年6月  
    There are several stages of Cavitation phenomena in the flow around butterfly valves. The cavitation stage such as cavitation inception, supercavitation inception, cavitation damage inception, choking (or flashing) cavitation occurs for the various valve opening angles. In this paper, these cavitation stages were theoretically predicted for valve loss coefficient. The cavitation prediction was performed by applying the free streamline theory, where the relation between the loss coefficient and the critical cavitation factor were formulated. As for the experiment, the cavitation inception and critical supercavition were obtained from the vibration intensity rising and the noise level rising, and the flashing cavitation was observed by means of flow visuarization. The theoretical predicted characteristic curves and these experimental results were compared, and agreed very well with each other.
  • Daesung Ro, Takeyoshi Kimura, Kazuhiko Ogawa
    Theoretical and Applied Mechanics (43) 205-211 1994年10月  査読有り
  • K OGAWA, N TANAKA, M TAKESHITA
    ASHRAE TRANSACTIONS 1993, VOL 99, PT 1 99(Part-1) 762-771 1993年  査読有り
  • 木村 雄吉, 小川 和彦, 上原 到, 桑田 千照
    日本舶用機関学会誌 28(11) 709-716 1993年11月  
    The purposes of this sutdy are to clarify the characteristics of cavitation erosion in piping line behind a butterfly valve and to propose the method of predicting the erosion resistance.<BR>One of the major obstructions in an experiment of cavitation erosion is taking a long time with the use of metal specimen. Therefore, the use of a substitutive material which had the fragile property to anti-cavitation erosion was proposed in this study and the similarity of the erosion characteristics was confirmed between the substitutive material and the real material.<BR>In the second stage of this study, the substitutive material was installed as pipe wall at a bend behind a butterfly valve. It was confirmed from observations and measuring the position of erosion that the erosion of the material was due to cavitation occured at the butterfly valve. Therefore the prediction of the erosion resistance in a real condition is possible from the result of the similarities of erosion characteristics of a substitutive material.
  • 小川和彦, 瀬下 裕
    日本機械学会論文集B編 55(511) 776-781 1989年3月  査読有り
    In order to clarify the effects of frost formation on the performance of an air-cooled heat exchanger, analyses by a uniform frost formation model and experiments were performed. Using this model, frost thickness and frost density can be estimated from the increase of the pressure drop of the heat exchangers. It is found that the heat transfer characteristics under frost formation can be grasped in the same manner as the case of no frost formation and that the analogy of heat and mass transfer holds in the practical application.
  • 瀬下 裕, 小川和彦, 丸本健二, 藤井雅雄
    日本機械学会論文集B編 54(499) 716-721 1988年3月  査読有り
    The heat-mass transfer and pressure drop performances during the dehumidification of moist air flowing between plate fin and tube heat exchangers which are mainly used in air conditioners were investigated experimentally. The experimental results revealed the following. The heat transfer performance with condensation was equal to that without condensation, in consideration of dehumidified water on the surface of a heat exchager. The analogy between heat and mass transfer under dehumidification was not completely substantiated. The mass transfer coefficient is smaller than that of theoretical analogy.
  • 木村 雄吉, 小川 和彦
    日本機械学会論文集. B編 52(474) p501-507 1986年2月  査読有り
    記事分類: 応用流体力学 ; 機械工学--流体機械
  • T KIMURA, K OGAWA
    ISA TRANSACTIONS 25(1) 53-61 1986年  査読有り
  • 木村 雄吉, 小川 和彦
    流れの可視化学会誌 5(Supple.) 15-18 1985年10月  査読有り
    When cavitation around a butterfly valve becomes very intense, cavitation bubbles flow downstream without collapses. As the flow velocity is increased further, a cave whose shape is like a wedge is formed behind the back surface of the valve. This phenomenon is called flashing. In this condition, the place occurring cavitation changes to the clearance between the edge of the valve and pipe walls from the back surface of the valve. Changing the place of cavitation occurrence is an interesting phenomenon from the standpoint of hydrodynamics. From the visualization of flashing phenomena, it can be said that flashing is different from choking and supercavitation since cavitation bubbles can occur from the clearance between the edge of the valve and pipe walls in flashing condition.

MISC

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書籍等出版物

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講演・口頭発表等

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  • 千野一広, 掛川光彦, 井上栄一, 深尾典久
    令和2年度日本水道協会研究発表会 2020年11月18日 日本水道協会
    バタフライ弁では中間開度でキャビテーション現象が発生者しやすく、流量制御の際の課題となっている。本研究では偏心型バタフライを対象として弁体に多数のフィンを設けた新型の弁を提案し、とくに中間弁開度から小弁開度においてキャビテーションを抑制すると共に、精度の高い流量制御特性を持つことを実証した。標準弁に比べ、流量制御範囲が広く、かつ流れ方向を問わずキャビテーションを抑制することができる弁体となっている。
  • 滋賀県東北部工業技術センター・令和2年度國友塾 2020年9月25日 滋賀県東北部工業技術センター  招待有り
    バルブ技術者のためにバルブ性能評価に焦点を当てた講習会が同センターで企画され、その第1回目として流体力学的な性能から見た評価法の講演の依頼を受け、講習を行ったものである。バルブの種類とその長所・短所、流体力学的な性能を表す各種の係数について、その基本的な考え方について述べた。
  • 小川 和彦, 青山 一樹
    日本設計工学会2019年度春季大会研究発表講演会 2019年5月26日 日本設計工学会
    自動車の安全な走行については, ASV(先進安全自動車)技術やACC(アダプティブ・クルーズ・コントロール)技術が進んではいるが,横風を受ける場合や,追い越しなど別の車両が近接して走行する場合に対しては,まだあまり研究がなされていない.特に,高速道路において他車を追い越す場合,車体周りに発生する剥離渦などの影響により,走行が不安定となり危険性が予測される.したがって,近接走行時の車体の空力特性の解明は重要と考える.本研究ではセダン、ハッチバック、ミニバンの満生の車体形状について実験および数値解析を行い、横力とヨーイングモーメントについては、トラックが後方から近づきトラックの前部が乗用車の後部と並んだ時ピーク値となること、またその直後その力とモーメントの向きが変わり始め、トラックの前部が乗用車の中央付近に達した時、次のピーク値をとることが明らかになった。
  • 朱 佳寧, 小川 和彦
    日本設計工学会関西支部・ヒューマンサポートサイエンス学会平成28年度合同研究発表講演会 2016年11月12日 日本設計工学会関西支部・ヒューマンサポートサイエンス学会
    本研究では、弁体の圧力損失が変わらないようにプレートに多数の孔を設け、流れの圧力回復を促進してキャビテーション気泡の成長を抑制する方法を見出した。キャビテーション流れの数値解析や、プレートの穴付近の挙動を可視化実験などによって考察し、弁下流で一種の呼吸効果をもたらすことにより、流れの圧力回復を促進し、キャビテーションの抑制を実現することができた。
  • 深尾典久, 滋賀県工業総合技術センター, 橋岡由男, 株式会社清水合金製作所, 掛川光彦, 千野一広, 酒井一昭, 滋賀県工業総合技術センタ, 井上栄一
    オープンCAEシンポジウム2015 2015年11月28日

共同研究・競争的資金等の研究課題

 5

産業財産権

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研究テーマ

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  • 研究テーマ
    バタフライ弁のキャビテーション現象の抑制に関する研究
    キーワード
    キャビテーション、バタフライ弁、騒音抑制、壊食
    概要
    バタフライ弁はキャビテーションにさらされるため、壊食や騒音の問題が発生しやすい。本研究では配管、弁体形状の改善などによるキャビテーションの抑制方法について研究を行なう。
  • 研究テーマ
    非定常流れの車体の空力特性に対する影響に関する研究
    キーワード
    非定常流、空力特性、車体
    概要
    車体周りの流れにおいて、突風や急激な横風などが吹く場合に車両の横すべり、脱線などが発生しやすい。このような非定常性の強い流れが揚力、抗力、モーメントなどの空力性能に及ぼす影響について考察していく。
  • 研究テーマ
    キャビテーション、二相流等の数値解析
    キーワード
    数値解析、キャビテーション、二相流
    概要
    流体制御弁まわりのキャビテーション流れや、蒸気ヘッダー内部の気液二相流などの数値解析を行なっており、気液の運動について考察を行うと同時に、制御弁や蒸気ヘッダーの設計に有益な情報を提供する。