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ノズルの外表面温度分布から圧縮性内部流れの速度・温度・圧力等を診断する手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K06165
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
研究機関鹿児島大学

研究代表者

片野田 洋  鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (40336946)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード流体力学 / 超音速流 / ノズル / コールドスプレー / 流体工学
研究成果の概要

1)平板上の乱流境界層に対する温度回復係数rはプラントル数の1/3乗とされているため,本実験ではおよそ0.89である.しかし,r = 0.89としてノズル温度からマッハ数を求めると,無視できないほどの誤差を生じる.
2)マッハ数1.0~1.5の範囲で温度回復係数を実験的に逆算した結果,およそ0.845となった.r = 0.845としてノズル温度からマッハ数を求めると,ノズル出口端近傍を除いて検証用マッハ数と比較的一致する.
3)ノズル出口端近傍では,本診断法で求めたマッハ数は検証用マッハ数よりも小さくなる.これは,大気とノズル出口端面の間の伝熱を遮断できなかったためである.

研究成果の学術的意義や社会的意義

内部流れの静圧や速度を測定する際,現在の測定法では静圧孔や観測窓を設置する必要があり,そのために流路を加工しなければならない.研究用の流路であればそれでよいが,加工が許されない実用管路,または物理的に加工が困難な微小径の管路内を流れる流体の圧力や速度を定量的に測定することはできず,またそのような測定技術は,現在存在しない.流路を加工する必要のない流体測定技術は,ノズル製品の検査,使用中の管路の流動診断,マイクロ流路内の流動診断などで有用である.
本研究により,ノズル外表面温度からノズル内流れの圧力やマッハ数を定量的に診断する方法について,技術的な見通しが得られた.

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (2件)

すべて 2019 2018

すべて 学会発表 (2件)

  • [学会発表] 外表面温度を用いるコールドスプレーノズルの内部流れの推定2019

    • 著者名/発表者名
      前田公明,河瀬颯真,奥絋輔,武憲汰,片野田洋
    • 学会等名
      日本機械学会第97期 流体工学部門講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 赤外線カメラを用いるコールドスプレー用先細末広ノズルの内部流れの推定2018

    • 著者名/発表者名
      新穗尚利,前田公明,河瀬颯真,片野田洋
    • 学会等名
      日本機械学会九州支部北九州講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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