2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Flow Diagnostics Method for Internal Compressible Flows Using Nozzle Outer-Wall Temperature
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17K06165
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
片野田 洋 鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (40336946)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 超音速流 / ノズル / コールドスプレー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
末広部長さ200mmのステンレス製コールドスプレーノズルを用いて，ノズル外表面温度から，コールドスプレーノズルの超音速内部流れの診断精度を高めることを目的とした実験を行った．昨年度は，ノズルに高性能のゴム系断熱材を巻き，ノズルを大気から断熱した状態で作動ガスをノズルから大気中に噴出させ，ノズル壁面の断熱回復温度を用いてノズル内の境界層も含めた断面平均マッハ数を求める手法を研究した．この手法は，ノズル表面での断熱回復温度から断面平均マッハ数を求める際に温度回復係数を使用するが，本研究のような圧縮性内部流れの温度回復係数については，世界的にほとんど研究が行われていない．そこで，本申請の初年度からの研究では，古くから知られている外部流れの温度回復係数の実験式（プラントル数の関数）を用いてきた．
しかし，これまでの実験で得られたデータを元に種々の考察を行った結果，本診断法の測定精度を高めるには，温度回復係数として圧縮性内部流れの実験式を用いることが不可避であるという中間的な結論に達した．そこで，新たに静圧孔つき直管ノズルを製作し，作動ガスの質量流量と静圧からマッハ数と温度回復係数の関係を求めた．直管ノズルとした理由は，流路の直径を正確に測定できるからである．直管ノズルにより得られた圧縮性内部流れの温度回復係数を用いてコールドスプレーノズルの内部流れ診断を行った結果，昨年度よりも診断精度が向上することを確認した．
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