三次元超音速噴流の密度測定に対するレインボーシュリーレン断層撮影装置の開発研究

• 研究課題/領域番号: 15K05804
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 北九州市立大学
• 研究代表者: 宮里 義昭 北九州市立大学, 国際環境工学部, 教授 (30253537)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: シュリーレン法 / 密度計測 / CT / 衝撃波 / 超音速流れ / 流れの可視化 / 超音速噴流 / レインボーシュリーレン / 流れの定量的可視化 / レインボーシュリーレン法 / トモグラフィ

研究成果の概要

レインボーシュリーレン偏向法が設計マッハ数1.5の超音速ノズルからの衝撃波を伴う自由噴流に適用された．実験では，出口が直径１ｍｍあるいは１０ｍｍの軸対称超音速ノズルと出口が正方形断面で1片が１ｍｍあるいは１０ｍｍの矩形超音速ノズルを用いた．実験は，噴流内に衝撃波を伴う条件で行われた．また，実験で得られた密度場との相互比較のために，流れ場を微小変動理論と数値シミュレーションを用いて解析した．その結果，本研究で開発したレインボーシュリーレン装置は，衝撃波を伴う自由噴流の三次元密度場を得るのに非常に有効であることがわかった．

研究成果

• [雑誌論文] Optical Measurements of Shock Waves in Critical Nozzles at Low Reynolds Numbers (2017)
  • 著者名/発表者名: Yagi,S., Inoue,S., Nakao,S., Ono,D., and Miyazato,Y.
  • 雑誌名: Journal of Flow Control, Measurements & Visualization 巻: 5 号: 02 ページ: 36-50
  • DOI: 10.4236/jfcmv.2017.52003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Three-Dimensional Rainbow Schlieren Measurements in Underexpanded Sonic Jets from Axisymmetric Convergent Nozzles (2016)
  • 著者名/発表者名: Takano, H., Kamikihara, D., Ono, D., Nakao, S., Yamamoto, H., and Miyazato, Y.
  • 雑誌名: Journal of Thermal Science 巻: 25 号: 1 ページ: 78-83
  • DOI: 10.1007/s11630-016-0836-0
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] CFD Simulations of shock containing free jets from square supersonic nozzles (2017)
  • 著者名/発表者名: MAEDA Shinnosuke, KUBO Kazunori, NAKAO Shinichiro, ONO Daisuke, and MIYAZATO Yoshiaki
  • 学会等名: 13th International Symposium on Experimental and Computational Aerothermodynamics of Internal Flows
  • 国際学会
• [学会発表] Study of free jets from axisymmetric supersonic micro nozzles (Part 1, Quantitative flow visualization) (2017)
  • 著者名/発表者名: FUKUDA Hikaru, NAKAO Shinichiro, MIYAZATO Yoshiaki, and ISHINO Yojiro
  • 学会等名: 14th International Conference on Flow Dynamics
  • 国際学会
• [学会発表] Study of free jets from axisymmetric supersonic micro nozzles (Part 2, RANS simulation) (2017)
  • 著者名/発表者名: FUKUDA Hikaru, NAKAO Shinichiro, MIYAZATO Yoshiaki, and ISHINO Yojiro
  • 学会等名: 14th International Conference on Flow Dynamics
  • 国際学会
• [学会発表] Rainbow schlieren measurements in underexpanded jets from square supersonic micro nozzles (2017)
  • 著者名/発表者名: MAEDA Hiroaki, FUKUDA Hikaru, NAKAO Shinichiro, MIYAZATO Yoshiaki, and ISHINO Yojiro
  • 学会等名: Experimental Fluid Mechanics 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Computer flow visualization of underexpanded jets from axisymmetric supersonic micro nozzles (2017)
  • 著者名/発表者名: FUKUDA Hikaru, MAEDA Hiroaki, ONO Daisuke, NAKAO Shinichiro, MIYAZATO Yoshiaki, and ISHINO Yojiro.
  • 学会等名: 11th Pacific Symposium on Flow Visualization and Image Processing, (PSFVIP-11)
  • 国際学会
• [学会発表] Structure of underexpanded supersonic jets from axisymmetric Laval nozzles (2017)
  • 著者名/発表者名: MAEDA Hiroaki, FUKUDA Hikaru, KUBO Kazunori, NAKAO Shinichiro, ONO Daisuke, and MIYAZATO Yoshiaki
  • 学会等名: 11th Pacific Symposium on Flow Visualization and Image Processing, (PSFVIP-11)
  • 国際学会
• [学会発表] Optical Flow Investigations of Shock Induced Flow Separation in Critical Nozzles at Low Reynolds Numbers (2016)
  • 著者名/発表者名: Yagi,S., Inoue,S., Nakao,S., Ono,D., and Miyazato,Y.
  • 学会等名: 13th International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-10-10
  • 国際学会
• [学会発表] Optical Measurements of Shock Wave Oscillations in Critical Nozzles at Low Reynolds Numbers (2016)
  • 著者名/発表者名: Yagi,S., Inoue,S., Nakao,S., Ono,D., and Miyazato,Y.
  • 学会等名: 13th International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-10-10
  • 国際学会
• [学会発表] RANS Simulations of Overexpanded Critical Nozzle Flows at Low Reynolds Numbers (2016)
  • 著者名/発表者名: Yagi,S., Nakao,S., Ono,D., and Miyazato,Y.
  • 学会等名: 13th International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-10-10
  • 国際学会
• [学会発表] Michelson Interferometric Meaurements and Numerical Calculations for Axisymmetric Supersonic Microjets (2016)
  • 著者名/発表者名: Muranaka,T., Ono,D., Nakao,S., and Miyazato, Y.
  • 学会等名: The 27th International Symposium on Transoport Phenomena
  • 発表場所: Honolulu,USA
  • 年月日: 2016-09-20
  • 国際学会
• [学会発表] Preliminary Experiments on Quantitative Visualization of Shock Trains by Rainbow Schlieren Deflectometry (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsuyama,A., Takano,H., Ono,D., Nakao,S., and Miyazato,Y.
  • 学会等名: The 27th International Symposium on Transoport Phenomena
  • 発表場所: Honolulu,USA
  • 年月日: 2016-09-20
  • 国際学会
• [学会発表] Measurements of Shock Train Oscillations by High-Speed Mach-Zehnder Interferometers (2016)
  • 著者名/発表者名: Goto,S., Kitamura,K., Ono,D., Nakao,S., and Miyazato,Y.
  • 学会等名: The 27th International Symposium on Transoport Phenomena
  • 発表場所: Honolulu,USA
  • 年月日: 2016-09-20
  • 国際学会
• [学会発表] Measurements of Oscillating Shock Train by Laser Schlieren Methods (2016)
  • 著者名/発表者名: Kitamura,K., Goto,S., Ono,D., Nakao,S., and Miyazato,Y.
  • 学会等名: The 27th International Symposium on Transoport Phenomena
  • 発表場所: Honolulu,USA
  • 年月日: 2016-09-20
  • 国際学会
• [学会発表] Rainbow Schlieren Measurements in Underexpanded Jets from Axisymmetric Supersonic Micro Nozzles (2016)
  • 著者名/発表者名: Fukuda,H., Maeda,H., Ono,D., Nakao,S., Miyazato,Y., and Ishino,Y.
  • 学会等名: The 27th International Symposium on Transoport Phenomena
  • 発表場所: Honolulu,USA
  • 年月日: 2016-09-20
  • 国際学会
• [学会発表] Application of Rainbow Schlieren Deflectometry for Slightly Underexpanded Supersonic Jets from Axisymmetric Laval Nozzles (2016)
  • 著者名/発表者名: Maeda,H., Fukuda,H., Ono,d., Nakao,S., and Miyazato,Y.
  • 学会等名: The 27th International Symposium on Transoport Phenomena
  • 発表場所: Honolulu,USA
  • 年月日: 2016-09-20
  • 国際学会
• [学会発表] シュリーレンＣＴを用いた矩形先細ノズルによる不足膨張音速噴流の定量的可視化計測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 秋田勇太，小野大輔，仲尾晋一郎，宮里義昭
  • 学会等名: 日本機械学会九州支部第６９期総会講演会
  • 発表場所: 熊本大学工学部（熊本県熊本市中央区）
  • 年月日: 2016-03-15
• [学会発表] Assessment of Numerical Simulation for Underexpanded Sonic Jet issued from Axisymmetric Convergent Nozzles (2015)
  • 著者名/発表者名: Akita, Y., Nakao, S., Ono, D., and Miyazato, Y.
  • 学会等名: The 2015 Asia-Pacific International Symposium on Aerospace Technology (APISAT2015)
  • 発表場所: Cairns, Queensland, Australia
  • 年月日: 2015-11-25
  • 国際学会
• [学会発表] Numerical Simulations of Free Jets from Square Supersonic Nozzles (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakao, S., Muranaka, T., Miyazato, Y., Kashitani, M., and Yamaguchi, Y.
  • 学会等名: Twelfth International Conference on Flow Dynamics (ICFD2015)
  • 発表場所: Ｓｅｎｄａｉ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｅｎｔｅｒ，Sendai, Ｍｉｙａｇｉ，Japan
  • 年月日: 2015-10-27
  • 国際学会
• [学会発表] Three-Dimensional Rainbow Schlieren Measurements in Underexpanded Sonic Jets from Axisymmetric Convergent Nozzles (2015)
  • 著者名/発表者名: Takano, H., Kamikihara, D., Ono, D., Nakao, S., Yamamoto, H., and Miyazato, Y.
  • 学会等名: 12th International Symposium on Experimental Conputational Aerothermodynamics of Internal Flows
  • 発表場所: Lerici, Italy
  • 年月日: 2015-07-13
  • 国際学会
• [学会発表] Quantitative Estimation for RANS-Simulation of Underexpanded Sonic Jets from Axisymmetric Convergent Nozzles (2015)
  • 著者名/発表者名: Kamikihara, D., Takano, H., Ono, D., Nakao, S., and Miyazato, Y.
  • 学会等名: 12th International Symposium on Experimental Conputational Aerothermodynamics of Internal Flows
  • 発表場所: Lerici, Italy
  • 年月日: 2015-07-13
  • 国際学会
• [学会・シンポジウム開催] 12th International Symposium on Experimental Computational Aerothermodynamics of Internal Flows (2015)
  • 発表場所: Lerici, Italy
  • 年月日: 2015-07-13