2005 Fiscal Year Annual Research Report
超音速内部流れにおける衝激波と乱流境界層の非定常干渉現象の解明と制御
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16360083
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| Research Institution | Muroran Institute of Technology |
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Principal Investigator |
杉山 弘 室蘭工業大学, 工学部, 教授 (70002938)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
溝端 一秀 室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (00271875)
湊 亮二郎 室蘭工業大学, 工学部, 助手 (20360969)
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| Keywords | 擬似衝撃波 / 衝撃波と境界層の干渉 / 超音速内部流動 / せん断力感応液晶 / 極超音速空気吸込み式エンジン / 超音速インテーク |
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| Research Abstract |
管路やダクト、インテーク内で超音速流が亜音速流に減速する際に発生する衝撃波は、壁面境界層と干渉し、いわゆる擬似衝撃波(pseudo-shock wave)となる。この擬似衝撃波現象に関する研究は、次世代型極超音速空気吸込み式エンジンのインテークや分離部(isolator)、各種高圧ガス配管系内の超音速流れ現象の解明と制御に関連し、重要である。本研究の目的は、擬似衝撃波内のはく離現象、高マッハ数流れの場合の非対称流れ現象、擬似衝撃波の振動現象の解明を、実験的および数値解析的に行うことである。
研究の2年目である平成17年度においては、次のような研究成果を挙げた。
(1)マッハ4擬似衝撃波を正方形断面を持つダクト内の上流、中流、下流に発生させ、擬似衝撃波の振動現象を、シュリーレン光学系と本科研費補助金で導入したハイスピードデジタルビデオカメラで捉え、高速度写真より得た擬似衝撃波の振動波形をスペクトル解析し、マッハ4擬似衝撃波の振動特性を明らかにした。具体的には、マッハ4擬似衝撃波は管径の1倍程度の振幅を持ち流れ方向に振動すること、マッハ4擬似衝撃波の振動は200Hz以下の周波数成分を持ち振動することなどを明らかにした。
(2)上記のマッハ4擬似衝撃波の高速度シュリーレン写真観察と同時に、ダクト壁面に圧力変換器を多数(5個)埋め込み、多点壁面圧力変動測定を行い、スペクトル解析を行い、擬似衝撃波を構成する各衝撃波の振動と壁面圧力変動の関連を明らかにした。
(3)マッハ4擬似衝撃波内の壁面せん断応力分布を、せん断応力感応液晶を用い調べ、定性的に明らかにした。また、せん断応力センサーを試作し、マッハ4擬似衝撃波領域内の壁面せん断応力の定量的測定に成功した。
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Research Products
(6 results)
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[Journal Article] Study on Shock Wave and Turbulent Boundary Layer Interaction in a Square Duct at Mach 2 and 42006
Author(s)
Sugiyama, H., Minato, R., Mizobata, K., Tojo, A., Muto, Y.
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Journal Title
Journal of Thermal Science (International Journal of Thermal and Fluid Sciences) Vol.15,No.1
Pages: 37-42
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