2023 Fiscal Year Annual Research Report
トワイマン・グリーン干渉計を用いた超小形超音速噴流の定量的可視化計測法の開発
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20K04290
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| Research Institution | The University of Kitakyushu |
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Principal Investigator |
仲尾 晋一郎 北九州市立大学, 国際環境工学部, 准教授 (40331029)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 噴流 / 圧縮性 / 衝撃波 / 定量化 / 可視化 / 干渉計 / 光学 / ジェット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
・最終年度に実施した研究の成果
本年度は新しいことを行わず，補助事業の目的をより精緻に達成するための研究（追加（再現）実験の実施や学会参加，論文投稿など）を実施した．
・研究期間全体を通じて実施した研究の成果
本研究では複雑な超音速流れの特性を非接触・三次元的に高分解能で定量化することが目的である．簡単に言えば，流れ場を乱す計測器等を使用せず，流れ場の写真を撮影し画像処理するだけで，複雑な超音速の流れ場の任意の位置における密度値得るという事である．その結果，以下のような結果が得られた．
不足膨張状態の矩形ノズルからの噴流の近距離場において，衝撃波の詳細な構造が定量的に明らかにした．不足膨張状態の矩形先細ノズルからの噴流において噴流の中心軸に対して垂直な断面における密度場の形状は，ノズル出口から下流方向に向かうにつれて正方形からひし形に変化し，再び正方形へと変化する矩形亜音速噴流で観測されるようなアクシススイッチング現象を生じる．ただし，その現象の原因は噴流境界に発達するせん断層内部の渦構造に起因するのではなく，膨張波によって誘起される．
また，高アスペクト比の(つまり非常に細い2次元的な)矩形先細ノズルでは，先細ノズルであるのにもかかわらずノズル出口面でのマッハ数は１を超える．その場合，ノズル出口面の中心における流れのマッハ数は，NPR = 4.0の場合，およそ1.15であった．高アスペクト比の矩形先細ノズルの出口近傍の最初のショックセル内の膨張と圧縮の領域は，ジェットの外側の境界を除いて二次元の構造を示しているが，それ以降の下流のショックセルでは三次元の流れの特徴を示している．各ショックセル内の膨張領域のx方向の長さは下流ほど小さくなる．
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