| 研究概要 |
固体微粒子が空気中に存在する非定常“固-気"混相高速流中における微粒子の運動特性を調べることを目的として、昨年度に引き続き本年度も衝撃波背後の高速気流中で加速度運動している球形粒子の抵抗係数測定実験を行った.
実験では,現有の衝撃波管を用いて平面衝撃波を発生させ,衝撃波背後で誘起される高速気流により加速度運動する球形粒子を4台の光源を用いて多重露光撮影し,球形粒子の平均速度,平均加速度を測定した.粒子は衝撃波管観測部床面に取り付けられた射出装置により実験毎に1つづつ打ち出され,粒子が最高到達位置で空中に静止した際に衝撃波と遭遇するように、粒子の射出タイミングと衝撃波の発生タイミングとを同期させて実験を行った.球形粒子の抵抗係数は,平均速度・加速度を用いて運動方程式から算出された。昨年度の実験では粒子の位置の時間変化を3次曲線で最小二乗近似して速度・加速度を解析的に求めていたが,この場合実験誤差が結果に大きく影響を及ぼすことがあったため,一様流の持続時間2msの間で抵抗係数が大きくは変化しないことを確認した上で,本年度は粒子が衝撃波に遭遇してから数百μs(粒子径,密度によって異なる)の間の平均速度,加速度を多重露光撮影された写真から求め,抵抗係数を得た.実験は,入射衝撃波マッハ数(1.10,1.25,1.30,1.40)および粒子径(0.3〜0.57mm)を変えることによって,10^3から10^5の間の相対レイノルズ数に対して行い,昨年度よりも広範な条件に対する抵抗係数を得ることができた.
得られた抵抗係数値(C_D)は同一の相対レイノルズ数に対する標準抵抗係数よりも大きく,3×10^3から10^5の相対レイノルズ数(Re)の範囲内で以下の直線に回帰させることができた.
C_D=0.35+0.04log_<10>Re
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