反応気流に対する数値計算手法の開発

• 研究課題/領域番号: 01550148
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 鳥取大学
• 研究代表者: 高野 泰斉 鳥取大学, 工学部, 助教授 (00089111)
• 研究期間 (年度): 1989 – 1990
• 研究課題ステータス: 完了 (1990年度)
• 配分額: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円); 1990年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 1989年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
• キーワード: 気体力学 / 反応性気体力学 / 計算流体力学 / 数値シミュレ-ション / 差分法 / 衝撃波

研究概要

本研究の目的は,化学反応を伴う気流を模擬するための差分法による数値計算手法を開発することにある.対象とする流れ場は,強い衝撃波を伴う高速流や超音速燃焼流のような,化学反応と流体運動との相互作用が著しい流れ場である.このような超音速反応流では,衝撃波と境界層との干渉に衝撃波と反応過程との干渉が加わり,極めて複雑な流れ場が形成される事が予想される.平成元年度には,衝撃波と境界層との干渉を模擬できる数値計算手法を開発し,反射衝撃波と側壁境界層の干渉のシミュレ-ションを行い、本方法が衝撃波と境界層の相互作用の本質的な部分を模擬できる事を示し,理想気体に対する計算手法を電離気体に適用し,電離反射衝撃波が分枝衝撃波に発達する現象のシミュレ-ションを行った.平成2年度は,燃焼性気体に対する数値計算手法の開発を行った.今回開発した方法は,反応系の反応速度および反応熱開放割合を正確にモデル化した反応項を含む薄層ナビエ・スト-クス方程式をFCT法およびクランク・ニコルソン法に反応ステップを結合した方法を用いて数値計算する事により燃焼反応を伴う気流のシミュレ-ションを行うものである.本方法を適用して,水素酸素混合気体における反射衝撃波によるデトネ-ション開始現象のシミュレ-ションを行った。従来行われてきた実験と比較し,本方法によるシミュレ-ションによって,デトネ-ション開始現象の特徴がとらえられる事が確かめられ,燃焼性気体のシミュレ-ションに有用である事が示された.

研究成果

• [文献書誌] Y.Takano and O.Ashida: "Numerical Simulations on Failure Processes of Detonation Waves Propagating in an Expanding Channel" JSME International Journal,Series II. 33. 114-121 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y.Takano: "Simulations for Ionizing ReflectedーShock Waves in Argon in a Shock Tube" AIP Conference Proceedings (Proc.17th Int.Symp.on Shock Waves & Shock Tubes). 208. 408-413 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 高野 泰斉: "衝撃波管側壁境界層の効果を含む反射衝撃波のシミュレ-ション" 日本機械学会論文集(B編). 56. 3205-3209 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 水谷,藤川,高野,Maerefat,赤松: "衝撃波管蒸気中での衝撃波の反射と管壁面での膜状凝縮に関する数値流体的研究" 日本機械学会論文集(B編). 56. 3732-3739 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 高野 泰斉: "衝撃波管内アルゴン気体中での電離を伴う反射衝撃波の挙動" 日本機械学会論文集(B編). 57. 530-536 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y.Takano: "Simulations of Bifurcation Processes of ReflectedーShock Waves in Ionizing Argon in a Shock Tube" Computers and Fluids.
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y. Takano & O. Ashida: "Numerical Simulations on Failure Processes of Detonation Waves Propagating in an Expanding Channel." JSME Int. J. Series II. 33. 114-121 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y. Takano: "Simulations for Ionizing Reflected-Shock Waves in Argon in a shock Tube" AIP Conf. Proc. 208. 408-413 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y. Takano: "Simulations of Reflected-Shock Waves in Shock Tubes Taking Account of Side-Wall Boundary-Layer Effects" Trans. Japan Soc. Mech. Eng. 55(B). 3205-3209 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T. Mizutani, S. Fujikawa, Y. Takano, M. Maerefat & T. Akamatsu: "A Computational Study of the Shock-Wave Reflection in a Shock-Tube and the Filmwise Condensation of a Vapor on Shock-Tube Walls" Trans. Japan Soc. Mech. Eng. 56(B). 3732-3739 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y. Takano: "Gasdynamic Behaviors of Reflected-Shock Waves in Ionizing Argon in a Shock Tube" Trans. Japan Soc. Mech. Eng. 57(B). 530-536 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y. Takano: "Simulations of Bifurcation Processes of Reflected-Shock Waves in Ionizing Argon in a Shock Tube" Computers and Fluids.
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Takano and O.Ashida: "Numerical Simulations on Failure Processes of Detonation Waves Propagating in an Expanding Channel" JSME International Journal,Series II. 33. 114-121 (1990)
• [文献書誌] Y.Takano: "Simulations for Ionizing ReflectedーShock Waves in Argon in a Shock Tube" AIP Conference Proceedings (Proc.17th Int.Symp.on Shock Waves & Shock Tubes). 208. 408-413 (1990)
• [文献書誌] 高野 泰斉: "衝撃波管側壁境界層の効界を含む反射衝撃波のシミュレ-ション" 日本機械学会論文集(B編). 56. 3205-3209 (1990)
• [文献書誌] 水谷,藤川,高野,Maerefat,赤松: "衝撃波管蒸気中での衝撃波の反射と管壁面での膜状凝縮に関する数値流体的研究" 日本機械学会論文集(B編). 56. 3732-3739 (1990)
• [文献書誌] 高野 泰斉: "衝撃波管内アルゴン気体中での電離を伴う反射衝撃波の挙動" 日本機械学会論文集(B編). 57. 530-536 (1991)
• [文献書誌] Y.Takano: "Simulations of Bifurcation Processes of ReflectedーShock Waves in Ionizing Argon in a Shock Tube" Computers and Fluids.
• [文献書誌] Y.TAKANO: "Simulations for Ionizing Reflected-Shock Waves in Argon in a Shock Tube." Proc.of 17th Int.Symp.on Shock Waves and Shock Tubes. (1990)