2020 Fiscal Year Annual Research Report
燃料濃度場・速度場同時計測による超音速縦渦混合過程の解明と混合促進法の提案
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18H01626
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
新井 隆景 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10175945)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坂上 昇史 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70244655)
比江島 俊彦 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (60316007)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 超音速混合 / 超音速縦渦 / スクラムジェット / PIV / LIF |
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| Outline of Annual Research Achievements |
LIF（レーザ励起蛍光法）とPIV（粒子追従速度計測法）を組み合わせ，スクラムジェットエンジン開発に必須の超音速混合技術の確立と超音速乱流混合過程の解明を行った．申請者らは，ヨウ素のLIF画像をPIVの粒子画像と見なすことで，濃度場と速度場の同時計測を可能とする手法を提案した．以降この手法をLIF-PIV法と呼ぶことにする．2018年度，2019年度で，PIVシステムの確立，およびLIF-PIV法を確立した．
2020年度はこの方法を用いて，噴射方法の検討を行った．申請者らは，HyperMixer タイプ（圧縮斜面の両側に膨張斜面を有する渦発生装置）の超音速縦渦発生装置を用いて混合促進を行っている．擬似燃料の噴射方法としては，超音速縦渦の中に縦渦発生装置の背後から主流にほぼ平行に噴射する方法（平行噴射と以後言う）と圧縮斜面から主流に垂直に噴射する方法（以後垂直噴射と言う）を比較した．その結果，垂直噴射の場合，噴射による全圧損失が生じるが，平行噴射に比べて，流れ場全体に擬似燃料を分散させることができた．しかし．超音速縦渦内に擬似燃料の混合は進まないため，速度の遅い領域に燃料が混合せず，保炎には不利に働く．そのため，より強い超音速縦渦の生成が期待された．そこで，HyperMixerタイプの渦発生装置に後退角を付けたSweptRamp型の渦導入装置を開発し，実験に供した．その結果，より渦レイノルズ数の大きな縦渦（強い縦渦）が生成されることが分かり，垂直噴射とSweptRamp型の渦導入装置の組み合わせが有効であることを示した．SweptRamp型の渦導入装置による流れ場に関しては，数値計算も行い，後退角の影響と渦形成機構を明らかにした．さらに，PIV法を用いて超音速乱流場の統計情報を得る手法を開発し，乱れ強さから，混合を評価する手法を確立した．
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(6 results)
