2023 Fiscal Year Annual Research Report
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19K04182
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| Research Institution | Nara National College of Technology |
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Principal Investigator |
福岡 寛 奈良工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (40582648)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 圧縮性流体 / 超音速噴流 / 衝撃波 / 反射衝撃波 / 収束現象 / 閉じ込め / 可視化 / ３D数値解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、工業、新エネルギー、材料開発で重要な課題である、衝撃波の多重閉じ込め現象を制御する壁面表面形状の設計指針の獲得と、その実験的実証を行う。噴流誘起衝撃波の壁面-噴流先頭間反射による多重閉じ込め現象を、時間分解観測することで、衝突平板壁面の形状と閉じ込めの効率の関係を明らかにし、圧縮性流体のシミュレーションにより閉じ込めが起こる条件での圧力・密度・速度を調べ、閉じ込めに必要な物理条件を明らかにする。
最終年度、数値計算については、数値解析に必要なデータが揃ったため、実験と同様の条件において３D数値解析の構築および詳細な２D解析を実施した、３D解析においてパラメータには、これまでの実験と同様に反射壁面形状および衝撃波管の圧力比、反射板と衝撃波管の距離を採用した。２Dの解析においては、衝撃波の噴流による反射のメカニズムを詳細に調べるために行った。パラメータには、形状を固定し、衝撃波管噴口-平板間距離および、衝撃波管の圧力を変えて行った。その結果、衝撃波の噴流による反射は、定性的には音響インピーダンスで整理できる可能性を見出すことが出来た。これは、衝撃波の閉じ込めを制御するうえで極めて重要となるパラメータを特定できたことを意味しており、その価値は大きい。
実験について、現状の実験件環境のおいては、音響インピーダンスを算出することは難しいため、音響インピーダンスの算出に必要な定量的な密度を得られる可視化法の構築を行った。さらに、数値計算より、衝撃波の反射する瞬間をより詳細に捉える必要があることがわかったため、高解像度の可視化像を撮影するために超解像技術を用いた可視化法の構築を行った。その結果、定量的な可視化および現在の８倍の解像度像を得ることができる環境の構築が完了した。今後、実験的に数値計算の確かさを検討することが可能になった。
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