2013 Fiscal Year Research-status Report
空力特性改善応用へ向けた放電プラズマと衝撃波の干渉による流体力学的効果の現象理解
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25420856
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
松田 淳 名城大学, 理工学部, 准教授 (80415900)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 衝撃波 / プラズマ / 干渉流れ場 / シミュレーション / 非定常現象 / 超音速流 |
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| Research Abstract |
本研究は、超音速機の空力抵抗低減等工学的応用へ向けて、直流放電プラズマと衝撃波の干渉の結果発生するバロクリニック効果により変形された衝撃波（曲率）と生成された渦の渦パラメーターの相関に関する知見を獲得することを目的として行うものである。特に、衝撃波マッハ数と投入電力を独立パラメータとした実験と非定常流体シミュレーションの有機的な融合による解析を行うことで、衝撃波マッハ数、投入電力、生成された渦の渦パラメータの相互関係理解を目指す。
本年度は、以下の内容を行った。１）放電回路の改良：放電回路中に高電圧計測プローブを追加することで、電流電圧特性をオシロスコープで計測可能となり、より高精度での放電投入電力計測が可能となった。2）シミュレーションコード開発：3次元シミュレーションや2次元シミュレーションコードの自作コード開発作成と第一段階での検証計算を行い、非定常流体流体シミュレーションを利用した現象考察が可能となった。現在、作成した非定常コードの詳細部分の検証を行っているところである。３）衝撃波現象可視化感度向上に向けた予備的検討：現有可視化装置を用いてより高感度での現象撮影が可能な光学装置配置方法の検討を行い、第二凹面鏡と撮影用カメラの配置や距離を工夫することで感度向上が期待できることが示された。
次年度は、高感度光学装置配置による実際の現象撮影や、放電場の温度計測（分光計測やプローブ計測）を行い、その結果をシミュレーションにフィードバックすることで、より現象に忠実なシミュレーション（自前実験と自作コードによる融合解析）に取り組む予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
自作による多次元流体非定常シミュレーションコードの作成及び第一段階での検証計算ができたことで、現象考察手段や融合解析に必須となるコード開発の目途が付いたと考えられるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
自作シミュレーションコードをベースに、実験での温度計測結果を組み込むことでよりリアリティのあるシミュレーションを行い、実験と相互補完的に現象考察を行っていく。特に、実験では計測が困難あるいは不可能な渦現象について、シミュレーション結果を最大限生かすことで現象考察を行う予定である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
初年度はコード作成とチェック計算（計算機負荷小のため汎用ＰＣで計算可）を主に進めたため、使用額が予定より少なくなった。前年度残額と次年度配算予定額は、実施予定の放電場温度計測とそれをフィードバックしたシミュレーションに必要となる、装置、計算機及び結果可視化用ソフトの購入に充当する予定である。
温度計測のためには、光学部品（集光用レンズ、ホルダー類）、計測器（分光器、プローブ計測用電源）駆動用ＰＣを購入予定である。
シミュレーションのためには、ワークステーション、Fortranコンパイラー、結果描画用ポストプロセッサー用ソフトを購入予定である。
また、年数回の学会参加旅費（国内）にも使用予定である。
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