スートブロワなどの工業機器の高性能化を目的とした超音速プラグノズルシステムの開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12555048
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 松尾 一泰 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 教授 (30037759)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 半田 太郎 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 助手 (30284566) ; 宮里 義昭 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 助教授 (30253537) ; 青木 俊之 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 助教授 (20150922) ; 片野田 洋 北九州市立大学, 国際環境工学部, 講師 (40336946) ; 則松 康文 三菱重工業株式会社, 広島研究所, 主査
• Keywords: 超音速ノズル / プラグノズル / 超音速噴流 / 複合チョーク / 適正膨張

Research Abstract

本研究課題である超音速プラグノズルシステムの開発には,まず,複数の流れの合流による流れのチョーク,すなわち複合チョーク現象の解明が重要である.本研究の初年度である昨年度では,現有の高圧空気源装置を利用して複合チョーク現象を実験するための装置を製作した.本年度はその装置を用いて実験を行うとともに,プラグノズル流れや複合チョーク現象の数値解析を行った.本年度の研究により得られた成果の概要はつぎのとおりである.
1.よどみ点圧力が異なる二つの亜音速流れの合流により流れが複合チョークするときのよどみ点圧力と背後の背圧との関係が明らかになった.チョーク断面における二つの流れの流速を複合音速で無次元化した値はほぼ1に等しい.
2.ノズル内において複数の平行な亜音速流れが合流する際の流れを一次元的に解析した.運動量理論を用いて流れの境界面における混合を考慮に入れて解析した結果,複合閉塞が起こるときの流れの圧力条件は上記の装置により実験的に得られた結果とよく一致する.
3.設計マッハ数2.0の軸対称プラグノズルから過膨張,適正膨張,および不足膨張状態で噴出する超音速流れを数値解析した.その結果,プラグノズル噴流と通常のラバルノズルからの超音速噴流の違いの特性が明らかになった.

Research Products

• [Publications] 片野田 洋: "二つの亜音速流れの複合閉塞に関する一次元解析"九州大学総合理工学報告. 22・1. 29-34 (2000)
• [Publications] J.K.Kwon: "Compound Choking of a Two-Parallel Stream through a Nozzle"Proceedings of the 6th Asian Symposium on Visualization. 109-111 (2001)
• [Publications] 片野田 洋: "超音速プラグノズル流れの解析"九州大学総合理工学報告. 23・1. 31-34 (2001)
• [Publications] 片野田 洋: "適正膨張超音速噴流中に置かれた円柱まわりの流れ(スートブロワ噴流のモデル実験)"日本機械学会論文集. 67・663. 2687-2692 (2001)