| 研究課題/領域番号 |
19J12973
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分24010:航空宇宙工学関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
田中 健人 名古屋大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2020年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2019年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
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| キーワード | 衝撃波 / 乱流 / 直接数値計算 / 統計解析 / 圧縮性 / 数値計算 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の概要は衝撃波と乱流が干渉する場において、双方に起こる変化を数値計算と実験によって解明することである。数値計算によって衝撃波の変形と崩壊に関して局所的な状態やその要因について調査する。
さらに、実験において光学的な手法によって流れ場の可視化を行い衝撃波の変形や崩壊を実現象として観測する。次に圧力などの測定を行い、定量的なデータを取得し数値計算で得られたデータと比較を行う。最後にこれらの比較から先行研究で提案されていた衝撃波が崩壊する条件について再検討を行い、必要であれば新しい条件と提案するとともに、この現象の工学的への応用について検討する。
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| 研究実績の概要 |
2020年度においては2019年度までに直接数値計算を行って収集したデータの解析を行い，論文へまとめて投稿した．また，これまでの研究成果をまとめて，学位取得のために博士論文を作成した．行った解析としては乱流と干渉し，変形した衝撃波の位置を検出し，その位置の変動を衝撃波面の変形と定義し，その変動を統計的に解析することで，乱流との干渉による波面の変形の特性について調査した．特に衝撃波が乱流領域に入射して，乱流中をある程度伝播するまでの遷移的な状態について調査するために乱流と干渉した距離を意味する干渉距離との関係に注目した解析を行った．その結果として，衝撃波面の変形は乱流との干渉と同時に始まり，初期段階においては干渉距離が長くなるにつれて変形が成長するということがわかった．ところが，変形の成長は乱流の大きな渦スケールを意味する積分スケールの数倍程度伝播すると最大値をとり，積分スケールの10倍程度伝播すると定常になることがわかった．また干渉した距離ではなく，時間に対する変化を見ると，定常になるまでの時間などはマッハ数などの条件によって変化したが，干渉初期の変形の時間変化率が条件によらず，およそ一定となることがわかった．さらに変形と局所の強さの関係を調べるため，波面の変動の符号で条件付けした圧力の分布をみると，波面が平均よりも後方に位置している箇所では強くなり，逆に平均よりも前方に位置している場合は弱くなることがわかった．
本研究の意義としては，乱流と干渉した衝撃波の遷移的な状態について定量的な評価ができており，干渉距離に対する波面の変形の変化について明らかにできたことである．既存の数値計算では衝撃波を固定して乱流を流入させていた関係で調査することが困難な部分であり、実験においては計測の困難さから定量的に評価することが難しい現象であった．
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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