超音速噴流と固体壁の近距離場衝突で誘起される組織的構造を持つ衝撃波システムの解明

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550169
• Research Institution: Kitakyushu National College of Technology
• Principal Investigator: 樫村 秀男 北九州工業高等専門学校, 制御情報工学科, 教授 (00044397)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田上 宗男 北九州工業高等専門学校, 制御情報工学科, 助手 (60321519) ; 久池井 茂 北九州工業高等専門学校, 制御情報工学科, 講師 (50300653) ; 安信 強 北九州工業高等専門学校, 制御情報工学科, 助教授 (70239771)
• Keywords: 超音速噴流 / 衝突噴流 / 衝撃波 / マッハディスク / プレート衝撃波 / セパレーションバブル / 再循環流れ

Research Abstract

本研究では、超音速不足膨張噴流が傾斜壁に干渉する場合に流れ場内に形成される波動および形成される波動と壁面上の温度分布との関係の調査を目的とし、流れ場の可視化実験と感温液晶による壁面上の温度分布の計測を行なった。得られた実験結果をもとに、形成される波動と壁面上の温度分布の特性、形成される波動と温度分布との関係および流れ場の圧力比が及ぼす影響を考察した。得られた結論を以下に要約する。
1.傾斜壁との干渉によりバレル衝撃波とプレート衝撃波が干渉するパターンと、プレート衝撃波の一端が垂直衝撃波(マッハディスク)と干渉するパターンの2パターンが存在し、流れ場の圧力比により分類できる。
2.バレル衝撃波,および垂直衝撃波とプレート衝撃波との干渉により上部波尾衝撃波と下部波尾衝撃波が形成され、これらの衝撃波が傾斜壁面に干渉する。
3.傾斜壁面上には顕著な温度ピークが2箇所観察され、これらの温度上昇は上部波尾衝撃波と下部波尾衝撃波による温度回復に起因する。
4.流れ場の圧力比の増加によってノズル出口から干渉点までの距離やピーク温度値は変化し、以下のような傾向を示す。
(1)ノズル出口から上部波尾衝撃波と壁面上の干渉点までの距離は減少し、下部波尾衝撃波の干渉点までの距離は増加する。
(2)傾斜壁面上の温度ピーク点の形成位置は変化し、圧力比の増加によってピーク温度値は増加する。

Research Products

• [Publications] 安信強, 他3名: "感温液晶を用いた超音速衝突噴流による物体表面上の温度分布の計測"可視化学会情報誌. 22巻・増1号. 351-354 (2002)
• [Publications] 松岡武司, 他2名: "垂直平板に干渉する超音速不足膨張噴流により形成される流れ場の特性"日本機械学会松山地方講演会講演論文集. No.025-2. 217-218 (2002)
• [Publications] T.Yasunobu, 他2名: "Characteristics of Self Induced Flow Oscillation Caused by Impinging Under-Expanded Supersonic Jet"5th JSME-KSME Fluids Eng.Conf.Abstracts. No.02-207. 106-111 (2002)
• [Publications] 樫村秀男, 他2名: "超音速噴流と垂直平板との干渉により形成される平板近傍の流れ場"北九州工業高等専門学校研究報告. 36号. 47-52 (2003)