超音速内部流れに形成されるショックトレーンの振動特性とその抑制法に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450078
• 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)
• Keywords: 超音速流れ / ショックトレーン / 擬似衝撃波 / 衝撃波 / 境界層干渉 / 流れの振動

Research Abstract

超音速内部流れに形成されるショックトレーンの構造に関して実験的研究を行った.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.断面積一定の直管内に形成されるショックトレーン内部の流れ方向圧力分布を実験的に求めた.円形断面の管に対して提案されている従来の式は,矩形断面の場合に等価直径を用いても実験結果と合わない.
2.管が十分長い場合,ショックトレーンのすぐ下流に静圧が上昇する領域が続くが,この領域の静圧分布に対して上記1で述べた式は適用できない.したがってショックトレーンといわゆる擬似衝撃波とは明確に区別すべきである.
3.矩形管路内の垂直衝撃波と境界層の干渉の結果生じるショッックトレーンの三次元構造をレーザー誘起蛍光法により調べた.先頭衝撃波下流のマッハ数はダクトのコーナー部で最も高い.これは隣り合う壁面上の分枝した衝撃波が互いに干渉するためである.この干渉を考慮した衝撃波構造のモデルを考えた.
4.断面積一定のダクト内における垂直衝撃波と境界層の干渉による三次元流れ場をナビエ・ストークス方程式を用いて数値解析し,その結果を上述の実験結果と比較した.流れは強い三次元性をもつが,これはダクトコーナー部における複雑な衝撃波構造によって引き起こされることが分かった.

Research Products

• [Publications] K.Matsuo: "Structure of Shock Trains in Constant Area Duct"Proceedings of 5th World Conference on Experimental Heat Transfer and Fluid Mechanics. 3. 1859-1864 (2001)
• [Publications] 半田太郎: "LIF法による垂直衝撃波/境界層干渉内部流れの三次元構造の解明"日本機械学会流体工学部門講演論文集. 408-411 (2001)