曲面上における反射衝撃波の形成機構

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08650220
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Saitama Institute of Technology
• Principal Investigator: 小林 晋 埼玉工業大学, 工学部・機械工学科, 助教授 (10170325)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 立之 富山県立大学, 工学部, 教授 (20118665) ; 足立 孝 埼玉工業大学, 工学部, 教授 (30118658)
• Keywords: 衝撃波 / 反射現象 / 非定常反射 / 遷移臨界角 / 弱い衝撃波

Research Abstract

曲面上における反射衝撃波の形成機構について調べるため,曲率半径40mmの円筒状モデルとそれを模擬した階段状モデルを製作して,衝撃波管を用いて実験を行った。入射衝撃波マッハ数は1.10,1.20,1.30,1.40である。
円筒状凹面における衝撃波の反射はその反射形態を,初期のマッハ反射から,三重点が凹面に衝突して形成される瞬時の正常反射,その後の遷移正常反射へと変えていく。特に,初期のマッハ反射においては反射波が弱く,三重点も明確ではないという特徴があり,これは通常の平面における反射と著しく異なる特徴だった。本研究においては階段状モデルを使用することにより,反射面から人為的に擾乱を発生させ,その擾乱の挙動を観察することにより,円筒状凹面における得意な反射波の形成機構について解明することができた。すなわち,発生した擾乱は三重点近傍では局所的に集積する一方,遠方では分散した。このことは円筒状凹面において反射波が局在することと遠方では非常に弱くなっていることに対応している。
また,階段状モデルにおける反射形態を観察することにより,階段で形成された擬三重点(入射波と擾乱の交点)が遷移に深く関係していることが分かった。すなわち,凸面の場合,擬三重点が階段を乗り越えることができる時に正常反射からマッハ反射への遷移が起こった。また,凹面の場合,擬三重点が反射面に衝突した時にマッハ反射から(遷移)正常反射への遷移が起きた。この考え方に基づいて遷移臨界角の解析公式を導くことができた。
今後の課題は,遷移臨界角の初期角依存性と曲率半径依存性について調べることである。

Research Products

• [Publications] S.Kobayashi: "The shock reflection process over a non-straight surface" Proceedings of the 20th International Symposium on Shock Waves. 1. 429-434 (1997)
• [Publications] T.Suzuki: "Nonstationary shock reflection over nonstraight surfaces : an approach with a method of multiple steps" Shock Waves. (印刷中).