| 研究課題/領域番号 |
19K04182
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分19010:流体工学関連
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| 研究機関 | 奈良工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
福岡 寛 奈良工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (40582648)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 圧縮性流体 / 超音速噴流 / 衝撃波 / 反射衝撃波 / 収束現象 / 閉じ込め / 可視化 / ３D数値解析 / 数値解析 / BOS法 / 反射制御 / 壁面形状 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，工業，新エネルギー，材料開発で重要な課題である,衝撃波の多重閉じ込め現象を制御する壁面表面形状の設計指針の獲得と、その実験的実証を行う．噴流誘起衝撃波の壁面-噴流先頭間反射による多重閉じ込め現象を，時間分解観測することで，衝突平板壁面の形状と閉じ込めの効率の関係を明らかにし，圧縮性流体のシミュレーションにより閉じ込めが起こる条件での圧力・密度・速度を調べ，閉じ込めに必要な物理条件を明らかにする．その結果に基づいて，壁面-噴流間の反射による多重閉じ込め現象を制御する壁面形状を実際に設計・製作し，表面形状設計の効果を実証する．
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| 研究成果の概要 |
本研究では、工業、新エネルギー、材料開発で重要な課題である、衝撃波の多重閉じ込め現象を制御する壁面表面形状の設計指針の獲得と、その実験的実証を行った。閉じ込めに必要な物理条件を明らかにするために，衝撃波の物理条件を変えることができると考えられる凹型形状の反射板を用いた測定実験を行った結果，実験的に衝撃波の収束位置と噴流の位置関係が明らかになった．これは，様々な強さの衝撃波を噴流に衝突させることができることを示しており，今後，形状設計する上で重要になる．さらに，衝撃波の噴流による反射は、定性的には音響インピーダンスで整理できる可能性を見出すことが出来た．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
これまで衝撃波が壁面で反射する現象についての基礎的研究は行われてきたが，噴流との反射に関してはほとんど存在なかった．本研究では，噴流と様々な衝撃波を衝突させることで，反射の過程を明らかにした．その結果，噴流および衝撃波が衝突する直前の物理的状態が，衝撃波の反射に大きく影響し，衝撃波および噴流の制御が閉じ込めの指針になることを示した．
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