2003 Fiscal Year Annual Research Report
複雑ポーラス媒体による衝撃波環境の減衰効果と多次元衝突干渉の解明
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15760119
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| Research Institution | Aichi Institute of Technology |
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Principal Investigator |
北川 一敬 愛知工業大学, 工学部・機械工学科, 講師 (50278230)
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| Keywords | 衝撃波減衰効果 / 衝撃環境緩和 / 環境問題 / 高空隙率ポリウレタンフォーム / 数値解析 |
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| Research Abstract |
空隙率φ_g=0.951〜0.977の圧縮性・弾性を有するオープンセル型ポリウレタンフォームを50mm径×6.5mの衝撃波管低圧部に設置して,入射衝撃波マッハ数Ms=1.15〜1.50を衝突干渉させた.本研究の目的はポーラス物体による入射衝撃波の圧力減衰効果を調べる事としている.衝撃波管低圧部にフォームを(1)Fixed Foam[2]:フォームを管固定端から離し,管周囲部のみで固着した場合,(2)Fixed Foam[1]:フォームを管内周辺面及び固定端面を固着した場合,(3)Non Fixed Foam:フォームを管固定端面のみ固着した場合に設置し,1次元波の入反射,透過の際の応力・圧力変動より圧力減衰過程の基本的特徴を調べた.得られた結果を要約すると以下の様になる.(1)Non fixed foam状態における動荷重係数(DLF)は入射衝撃波マッハ数の増加とともに増加し,Foam65ではDLF=1.0〜2.4となった.(2)Fixed foam[2]状態で設置した場合,フォーム貫出後の圧力波形から,入射衝撃波のようなステップ状圧力変動は見られず,ガス流がフォーム非定常抵抗により貫出後の圧力上昇値は減少し,フォームのセル数が増加するとさらに入射衝撃波が減衰する.(2)入射衝撃波マッハ数Ms=1.15〜1.50におけるFixed foam[2]状態でのインパルスはFoam13:約67%,Foam30:約40%,Foam50:約30%,Foam65:約19%となり,各フォームごとに一定の値となった.(3)入射衝撃波マッハ数Ms=1.15〜1.50におけるFixed Foam[2]状態での圧力減衰係数K_aはFoam13:約50%,Foam30:約28%,Foam50:約20%,Foam65:約12%となる.これは管中間部に設置することによって,衝撃波がフォームに貫入出することにより,入射衝撃波が減衰し,衝撃波減衰効果が大きくなる.(4)ポリウレタンフォームと衝撃波との衝突干渉問題に固気二相流モデルを用いてCFD計算により,フォーム-衝撃波の衝突干渉をシミュレートできる.(5)衝撃波とポリウレタンフォームとの非定常抵抗をForchheimerの式を用いて,α=0[m^<-2>]と仮定して計算を行うと,Fixed Foam[2]状態において,Foam13:β=1.8×10^8[m^<-1>],Foam30:β=5.0×10^8[m^<-1>],Foam50:β=8.0×10^8[m^<-1>]となり,β値は入射衝撃波マッハ数Ms=1.15〜1.50においてほぼ同じ値を取る.
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