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자료유형
학술저널
저자정보
Gabriel Taillon (Waseda University) Kazuyoshi Miyagawa (Waseda University)
저널정보
한국유체기계학회 International Journal of Fluid Machinery and Systems International Journal of Fluid Machinery and Systems Vol.12 No.4
발행연도
2019.12
수록면
418 - 429 (12page)
DOI
10.5293/IJFMS.2019.12.4.418

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A statistical model that represents impacts caused by cavitation bubble collapse on material surfaces is developed, as one step in the development of a novel cavitation erosion model. This model uses stochastic processes, for example the non-homogeneous Poisson process (NHPP), to represent impact events as points randomly distributed in time and space. Then, marks which represent the impact properties are computed using empirical distributions. This model is based on experimental data and empirical observations using a high-speed pressure sensor in a vibratory cavitation apparatus based on the ASTM G32 standard. A total of 41581 impacts were measured over 100 realizations of 4ms long recording. The rate of the non-homogeneous Poisson is shown to be a sinusoidal function, but the process is over-dispersed. The spatial distribution of points is independent from the temporal portion, so modeled independently as a Poisson cluster process. Two marks were measured for each impact event: the impact duration and amplitude. These mark’s joint marginals are modeled as gamma distributions, determined by a Kolmogorov-Smirnov (KS) test. The marks are shown to be dependent, prompting the use of copulas to model their joint distribution. The best-fitting copula is a highly asymmetric Tawn copula, in the class of so-called extreme value copulas. Almost no impacts were observed with a combination of a high amplitude (>12MPa) and low duration (<5μs). An extension of the KS test to two dimensions demonstrated that the copula is a better fit compared with a joint distribution of independent marginals. The combination of the spatio-temporal processes, with the mark’s distributions combine to produce the stochastic impact model for cavitation erosion in the vibratory apparatus.
#Cavitation #statistical analysis #Poisson process #impacts #copulas

목차

Abstract
1. Introduction
2. Methodology
3. Results and discussion
4. Conclusion
References

참고문헌 (35)

참고문헌 신청
K.-H. Kim / 2014 / Advanced Experimental and Numerical Techniques for Cavitation Erosion Prediction, vol. 106 / Springer Science+Business Media google schola R. Singh / 2011 / Cavitation Erosion in Hydraulic Turbine Components and Mitigation by Coatings: Current Status and Future Needs / J. Mater. Eng. Perform. 21(7):1539~1551 google schola S. Hattori / 2009 / Prediction method for cavitation erosion based on measurement of bubble collapse impact loads / J. Phys. Conf. Ser. 147:012011 google schola J. -P. Franc / 2011 / Impact Load Measurements in an Erosive Cavitating Flow / J. Fluids Eng. 133(12) google schola T. Momma / 1995 / A study of pressures and erosion produced by collapsing cavitation / Wear 186187 google schola

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