| Project/Area Number |
21H04589
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 24:Aerospace engineering, marine and maritime engineering, and related fields
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
Sasoh Akihiro 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40215752)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 友祐 名古屋大学, 工学研究科, 特任助教 (10847685)
北村 圭一 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (20402547)
長田 孝二 京都大学, 工学研究科, 教授 (50274501)
太田 匡則 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (60436342)
市原 大輔 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (80815803)
杵淵 紀世志 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (90648502)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥42,380,000 (Direct Cost: ¥32,600,000、Indirect Cost: ¥9,780,000)
Fiscal Year 2024: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
Fiscal Year 2023: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
Fiscal Year 2021: ¥20,410,000 (Direct Cost: ¥15,700,000、Indirect Cost: ¥4,710,000)
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| Keywords | 衝撃波 / ソニックブーム / 衝撃波管 / 圧縮性流体力学 / 光学可視化計測 / 圧縮性 / 光学可視化 / リーマン問題 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、衝撃波面前方に僅かな流速場を誘起すること（流速場nudge）によって波面を消失させるくらい積極的に背後圧力の増加を抑制する方法を原理実証し、ソニックブームなどの衝撃波被害緩和に応用することを目的とする。主要実験装置として「流動衝撃波管」を開発し、既設の屋内自由空間も活用して実験サイトを整備し、数値解析と光学可視化計測と密接にタイアップして研究を推進する。流速変化領域の有限長さや多次元性の影響等も含めて、関連する流体力学現象を解明し、衝撃波緩和・消失デバイスを原理実証、機能評価し、応用展開につなげる。
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| Outline of Final Research Achievements |
We conducted experiments to decrease the pressure behind a shock wave and the pressure gradient through the interaction with a nudged flow field in front of it. Three types of experiments, that is, (1) Shock interaction with quasi-steady flow in converging ducts in a shock tube, (2) shock interaction with a fan-induced flow in a duct and (3) interaction between a spherical shock wave and a jet flow, were conducted. We found that the pressure history at the wall was subject to a strong two-dimensional effect when the shock wave Mach number was low. Furthermore, we developed a new computational fluid method (MUSCL-THINC-p-rho) that did not diffuse weak shock waves (Mach 1.01) and was low-cost, and successfully reproduced the experiments numerically.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
弱い衝撃波は、圧縮性流体力学の非線形性が弱く、なかなか減衰させることができない。一方、実用面では高速列車のトンネル突入が誘起する圧縮波が伝播の過程で衝撃波に遷移すると出口から爆音が発生し、周囲環境に害を及ぼす。また、内燃機関の排気ダクトから放出される圧力波も同様の問題がある。本研究で得られた成果は、いわゆるリーマン問題の解の挙動に着目した発想で、圧縮性流体力学の原理に基づくものであり学術的意義も大きく、さらに上記のシステムに活用すれば、衝撃騒音によって周囲を不快にさせることを避けることができる。
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