2015 Fiscal Year Research-status Report
非定常離脱衝撃波の実証実験とその動的制御を目指した理論構築
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26420099
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
大西 直文 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20333859)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大谷 清伸 東北大学, 流体科学研究所, 助教 (80536748)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 衝撃波 / 流体不安定性 / 低比熱比気体 / 弾道飛行装置 / 数値流体力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度は，引き続き弾道飛行装置によって離脱衝撃波不安定性の発生条件を調べた．特にHFC-134aと空気の混合気体を用いることで，比熱比を調整した試験を行い，これまでよりも詳細に比熱比依存性を調べた．その結果，マッハ数が10程度では，比熱比が1.18付近に臨界条件があり，これまで数値計算で得られた結果と矛盾しないことがわかった．これは，実験で初めて臨界条件を求めたというだけでなく，数値計算の妥当性も同時に示した重要な成果である．ただし，三次元数値計算結果からは，飛行物体の姿勢も安定性の発生に影響する可能性が示唆されており，弾道飛行装置による実験では，完全な水平姿勢を実現することは困難であるため，今後は迎角の影響を注意深く解析する必要がある．また，二次元計算によって熱化学非平衡性の影響を調べたところ，現在行っている実験条件では熱化学非平衡性の影響はそれほど大きくないことがわかった．さらに，この現象と関連深い流れ場の数値解析にも取り組み，特に鈍頭を持つ極超音速中の円錐形状周りにおける衝撃層について，全体安定性解析を行い，実験結果と比較することで，全体安定性解析の有用性を示すことができた．そして，全体安定性解析とLES解析の比較を行うための準備を進めている．極超音速中の円錐形状については多くの実験結果があり，境界層遷移過程についてもこれまで深い議論がなされているため，まずはこの現象を対象として，実験との比較を通しながら不安定モードの抽出を行うことで，その解析手法を離脱衝撃波不安定性に応用できる．
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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
離脱衝撃波不安定性の臨界条件を実験的に示すことができた．これにより，数値計算の妥当性も同時に示すことができ，不安定性の発生メカニズム解明に向けて大きく前進した．LES計算による解析結果はまだ得られていないが，その準備を進めることができており，概ね計画通りであった．
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き弾道飛行装置による実験を行い，より多くの場合で臨界条件を調べ，数値計算との比較を行う．また，超音速風洞での実験も検討する．実験結果の豊富な極超音速中の円錐形状周りの解析も同時に進めることで，全体安定性解析による不安定モードの抽出方法について検討する．
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| Causes of Carryover |
研究代表者の予定が合わず，適当な国内会議で発表することができなかったため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度の研究成果と含めて，国内会議に出席し成果を報告する．
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