| 研究課題/領域番号 |
12650152
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
流体工学
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| 研究機関 | 室蘭工業大学 |
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研究代表者 |
杉山 弘 室蘭工業大学, 工学部, 教授 (70002938)
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| 研究分担者 |
溝端 一秀 室蘭工業大学, 工学部, 講師 (00271875)
新井 隆景 室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (10175945)
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| 研究期間 (年度) |
2000 – 2001
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| 研究課題ステータス |
完了 (2001年度)
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| 配分額 *注記 |
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2001年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2000年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
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| キーワード | 擬似衝撃波 / 衝撃波・境界層干渉 / 超音速流れ / 乱流 / レーザードップラー流速測定(LDV) / パーティクルイメージング流速測定(PIV) / シュリーレン法 / スクラムジェット |
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| 研究概要 |
矩形断面ダクト内の超音速流と乱流現象は、次世代の宇宙往還機エンジンとして期待されているスクラムジェットエンジンの特性・制御に密接に関連しているが、非常に複雑な現象であるため未解明の部分が大きい。スクラムジェットエンジン設計のために早期の解明が待たれている。そこで本研究では、スクラムジェットエンジンの分離部・燃焼器を模擬した矩形ダクトを用い、燃焼器の発熱で発生する圧力上昇に対応させて流路下流側に圧力上昇を与え、マッハ数2と4の流れにおいて擬似衝撃波を発生させ、超音速内部流動と圧縮性乱流境界層の挙動を詳細に調べた。
1.擬似衝撃波発生位置を調節するためのshock generatorを設計・製作した。
2.衝撃波・境界層干渉領域における速度分布および速度変動を、二次元レーザードップラー法(LDV)および3次元パーテイクルイメージング法(PIV)によって測定した。
3.PIV法においてレーザーシート位置を測定胴奥行き方向に変化させることにより、速度ベクトルの3次元分布を計測できる測定システムを構築した。
4.PIV法とシュリーレン法の同時計測システムを構築し、ナノスパーク光源と高速度デジタルビデオカメラを併用して時間凍結の流れ構造を捉えた。
5.流体振動の影響を受けない圧力センサー形状を開発し、干渉領域における壁面静圧高速変動を測定・分析した。
6.油膜法によって衝撃波・乱流境界層の干渉による剥離構造を調べた。
7.以上の測定データを用いて、干渉領域における大規模剥離構造と壁面圧力変動との関連を解析した。
これらによって、マッハ4内部流れにおける擬似衝撃波構造の概要が国内ではじめて明らかにされ、矩形ダクト内の衝撃波・境界層干渉現象の基本構造が明らかになった。得られた知見は、擬似衝撃波制御法やスクラムジェットエンジンの合理的設計方法につながるものと思われる。
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