1994 Fiscal Year Annual Research Report
再突入空力加熱に及ぼす強い衝撃波背後の流れの非平衡効果
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05452305
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
西田 迪雄 九州大学, 工学部, 教授 (10025968)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木原 尚 九州大学, 工学部, 助手 (60243911)
麻生 茂 九州大学, 工学部, 助教授 (40150495)
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| Keywords | 再突入空気力学 / 空力加熱 / 極超音速流 / 衝撃波 / 非平衡流 |
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| Research Abstract |
1.強い衝撃波の実験研究
前年度に引き続き、強い衝撃波(ここでは衝撃波マッハ数15以上をいう)を生成できるピストン駆動衝撃波管の特性を調べた。測定部の2箇所に設けたピエゾ圧力ゲージを通過する衝撃波の時間を測定し、衝撃波マッハ数を得た。最大23の衝撃波マッハ数の生成が可能であることが判明し、再突入時の飛行マッハ数をシミュレーションできることが分かった。また衝撃波背後の高温気体からの発光が認められたので、スペクトル写真をとり、その波長の同定した。さらに特定の波長の強度の時間履歴を計測し、空気の化学反応を伴う強い衝撃波構造の研究を進行させている。
2.ピストン駆動衝撃波管の波動特性の数値解析
上記の実験に対応して、強い衝撃波が衝撃波管で生成され、伝播する衝撃波挙動を、前年度に引き続き、数値計算によりシミュレーションを行った。強い衝撃波背後では、空気は振動励起するとともに、化学反応(解離、電離)を起こさせるので、これらの効果を数値計算に含ませるべく、熱的化学的非平衡流としての解析を行った。
3.再突入モデルまわりの極超音速流の数値解析
前年度に引き続き、高迎角で大気圏に突入する極超音速飛行体を双曲体で近似したモデルまわりに発生する強い衝撃波とその背後の非平衡流の数値解析を行った。VSL法(ViscousShock Layer法)を用い、2温度モデル(並進、振動温度からなるモデル)に対して、空気化学を考慮した解析を進め、衝撃波と飛行体との間の粘性衝撃層の化学的・熱的非平衡流れ場の解明をした。解析結果より、表面熱流束、すなわち空力加熱を評価した。さらにこの空力加熱に及ぼす種々の因子効果を明らかにすることができた。さらに解析は3温度モデル(並進、振動、電子温度からなるモデル)へ発展させ、空力加熱に及ぼす温度モデルの効果を明らかにした。
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Research Products
(5 results)
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[Publications] 西田 迪雄,他4名: "大型反射衝撃風洞とその計測技術" 日本航空宇宙学会誌. 42. 135-140 (1994)
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[Publications] Izumi,Aso & Nishida: "Experimental and Computational Studies of Focusing Processes of Shock Waves Reflected from Parabolic Reflectors" Shock Waves. 3. 213-222 (1994)
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[Publications] Nishida & Matsumura: "Numerical Simulation of a Supersonic Free Jet Impingement on a Flat Plate" Computational Fluid Dynamics JOURNAL. 3. 175-186 (1994)
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[Publications] 李 民揆,西田 迪雄: "衝撃波によって誘起される非定常ノズル流の数値計算" 日本機械学会論文集(B編). 60. 2267-2272 (1994)
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[Publications] Nishida & Sakamura: "Nonequilibrium Viscous Shock Layer Analysis Using a Three Temperature Model" Rarefied Gas Dynamics. 401-412 (1994)
