衝撃波と柔軟物体の干渉の基礎特性

• 研究課題/領域番号: 04222217
• 研究種目: 重点領域研究
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 愛知工業大学
• 研究代表者: 保原 充 愛知工業大学, 機械工学科, 教授 (50022992)
• 研究分担者: 中村 佳朗 名古屋大学工学部, 航空学科, 教授 (80115609) ; 水谷 充 愛知工業大学, 機械工学科, 講師 (40148234)
• 研究期間 (年度): 1993
• 研究課題ステータス: 完了 (1992年度)
• 配分額: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円); 1992年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
• キーワード: 衝撃波干渉 / 衝撃波とゴム / 弾性体と衝撃波 / 衝撃波と柔軟壁 / ショックチューブ

研究概要

イ・内径125mmのショックチューブ端末に取り付けられた、マッハ数3.5の超音速ノズルの中に、硬軟の四角柱合成ゴムを設置し、ゴムの気流による圧縮変形の時間変化について一連のシュリーレン写真を、新規購入した窓硝子・枠系を用いて撮影した(保原、水谷)。又圧力ゲージ出力は新規購入の増幅器から既存のデジタイザのメモリに入れ、新規購入のパソコン、デイスプレイでグラフ化した。写真から測定したゴムの最大の平均圧縮歪みは25(硬ゴム)〜50(軟ゴム)%とそれぞれ異なったが、平均圧縮応力は硬度に依らず何れも約10kgf/cm^2であり、又合成ゴムの前方淀み点付近が特に凹む等、複雑な変形の詳細な特微が判明した。
ロ・ショックチューブの超音速ノズルを取り外してチューブ端末の蓋にヨレタンフォームを取り付け、此れに衝撃波が衝突して以後の空気とフォームとの非定常圧力干渉に関する一連の実験により、固体表面に取り付けた柔軟被覆体は、急激な衝撃圧力の上昇を緩和する効果がある事、しかし被覆体後の固体壁には加圧時点にやや遅れて過剰圧(この場合加えた圧力の約1.7倍)が掛かる事、又使用したフォーム内の圧力伝播速度は90m/sと、衝撃波速度の1/7に落ちている事、等が明らかになった。(実験:口頭発表3編)
ハ.衝撃波と柔軟物体との干渉による境界の非定常移動を伴う門題の数値解析を進めた(保原、中村、及び協力者城の内)。先ず気流側の基礎方程式を有限体積法で解く為に、移動する境界を常に格子点に合致させる様、各時間ステップ毎に格子点を再配分する手法を提案し、ショックチューブ問題について良計算結果が得られた。同様、弾性体側の一次元非定常変形の計算結果例が得られ、衝撃圧が加わった後、弾性体内には緩やかな圧力が走る、という予測も得られた。(口頭発表2編)