2022 Fiscal Year Annual Research Report
Spatio-temporal super-resolution measurement of a supersonic jet using a low-dimensional model and clarification of acoustic wave generation mechanism
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19KK0361
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
野々村 拓 東北大学, 工学研究科, 准教授 (60547967)
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| Project Period (FY) |
2019 – 2022
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| Keywords | データ駆動科学 / 超音速流 / 超時空間解像計測 / 粒子画像速度計測法 / 低次元モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，前年度，渡航して行った海外共同研究者のカリファルニア工科大学Tim Colonius教授との共同研究で得られたアルゴリズムおよび知見を活かして，超音速噴流の超時空間解像計測の新たな実験，解析を行うとともにこれまでに得られた成果を論文投稿する準備を行った．まずは渡航前から実施してきた超音速噴流から発生するピーク音であるスクリーチ現象を対象とし，粒子画像流速測定法のデータと周方向に等間隔に並べたマイクロフォンから速度場を3次元で時空間に高解像度に再構成することに成功していたが，さらなる解析を実施し論文投稿を行った．特にフラッピングモードが2つの反対方向へ回転するヘリカルモードで表現されることなどを明らかにしている．次に渡航時に開発したカルマンフィルタを利用したアルゴリズムにより乱流現象を含む超時空間解像計測を実施した．特に実験での計測手法へも立ち返り，アルゴリズムを修正しながら研究を進めた．これにより乱流現象を含む超時空間解像計測に成功しており，フラッピングモードのスクリーチの発生と，下流側におけるリフトアップ構造が連動していることなどが実験で初めて明らかにすることができた．さらに，マッハ数を変化させた一連の超音速噴流の超時空間解像計測を実施し，マッハ数を変化させた場合の大規模構造の変化を捉えることができた．また背景指向型シュリーレン法による3次元密度場の乱流現象を含む超時空間解像計測を試行し，超時空間解像計測まではできなかったが途中で得られる動的モードを解析することで特徴的な大規模構造の抽出に成功し音響波発生メカニズムの理解を深めた．これらの結果をデータベースとしてまとめている．
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