2010 Fiscal Year Annual Research Report
超音速ノズル内の衝撃波構造におけるヒステリシスおよび非対称現象の解明
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21560180
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
瀬戸口 俊明 佐賀大学, 海洋エネルギー研究センター, 教授 (90145186)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松尾 繁 佐賀大学, 工学系研究科, 教授 (60229424)
塩見 憲正 佐賀大学, 工学系研究科, 助教 (80284610)
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| Keywords | 超音速ノズル流れ / 履歴現象 / 衝撃波 / 準定常解析 / 非平衡凝縮 / 圧縮性流体 |
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| Research Abstract |
本年度では,ラバルノズル(超音速ノズル)内に発生する衝撃波の履歴現象の発生条件および原因を考察することを主題とした本年度の計画通りの研究を実施し,以下の結論を得た
1.超音速ノズル内の衝撃波挙動の数値解析
超音速ノズル内流れ場について,圧力比φがφc(ノズルスロートで流れがチョークする最小圧力比)より増加し,その後減少して峰に戻るまでの衝撃波が存在する二次元流れ場の数値解析を行い,前年度得られた実験結果との比較を行うことでその妥当性を示した.また,ノズルの広がり角や,よどみ圧を変化させた場合の影響を調べ,衝撃波構造(ノズルスロートから先頭衝撃波の位置)における履歴現象の存在を確認するとともに,その発生原因がノズルから放出される噴流の挙動に影響を受けていることを明らかにした
2.湿り空気が超音速ノズル内流れに及ぼす効果の数値解析作動気体である湿り空気が超音速ノズルで加速膨張される場合,ノズル内には非平衡凝縮が生ずるとともに衝撃波と境界層との干渉や流れの振動が生ずる.このような非定常流動場を数値的に精度よく解析するには,計算領域に膨大な格子数や長期に渡る計算時間が必要となり,十分な解析結果を得ることができなかった.しかし,ノズルから放出された噴流の挙動に関しては,非平衡凝縮が発生するとヒステリシスループが小さくなることを確認した
3.超音速ノズル内流れにおける衝撃波挙動の実験および装置の改良
上記(1)により得られた現象を確認するための実験装置を設計・製作するとともに,超音速ノズル内の衝撃波構造の履歴現象発生条件を明らかにした
4.研究の総括
上記(1)～(3)の結果を総括して,超音速ノズル流れで発生する衝撃波構造の履歴現象の存在と発生条件を明らかにし,その発生原因について考察した.よって,本年度の実施計画はほぼ実行された
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