2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of New Constant Current Hot-Wire Anemometer and Studies on Clarification and Control of Supersonic Turbulent Mixing
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15K06606
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
坂上 昇史 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70244655)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
新井 隆景 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10175945)
西岡 通男 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 研究員 (60081444)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 航空宇宙流体力学 / 超音速乱流 / 超音速混合遷移 / 熱線流速計 / 乱流境界層 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，非定常流中の熱線の瞬間熱損失を計測できる新しい定電流型熱線回路を用いた超音速乱流混合場の混合定量計測法を開発・確立し，超音速乱流混合場を支配する混合遷移機構を解明して混合促進制御の鍵となる知見を得ることを主な目的とする．
熱線計測では，予め既知の流れ場により熱線を校正する必要がある．密度変化が無視できない超音速流中の熱線の質量流束に対する校正には，貯気槽圧により質量流束を変える方法や層流・乱流境界層の質量流束分布利用する方法が用いられているが，前者は低質量流束の流れを得にくいという欠点が，後者は必要な質量流束範囲を得るためには十分なスケールを有する境界層を用いる必要があり，校正に必要な時間や流量が多い，位置の計測精度の影響が大きいといった問題がある．また，濃度が既知の混合気を用いて校正を行う必要がある乱流混合計測では，どちらの校正法も膨大な混合気が必要となる．そこで，校正に必要な流量を低減し簡便に質量流束を変更できる熱線の校正法として，マッハ数の異なる複数の小型ノズルを用いる校正システムを設計・製作し，まず，超音速乱流境界層の計測に適用した．その結果，乱流境界層の平均質量流束分布を用いる方法に比べ，変動の少ない気流を得ることができるとともに，より広い範囲の質量流束に対する校正をより少ない時間・流量で行うことが可能であり，校正法としての有効性を確認した．また，超音速縦渦による乱流場の熱線計測を行い，縦渦の崩壊過程に対する縦渦内の速度欠損や質量流束変動の影響について知見を得た．
次に，濃度に対する校正を行うため，組成が既知の混合気を校正用ノズルに導入するシステムを構築するとともに，混合計測において必須の２線式熱線プローブの時定数計測を自動化する電圧調整回路を設計・製作し，時定数計測だけでなく校正や実際の計測の効率化を図ることに成功した．
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