| 研究課題/領域番号 |
19K04841
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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24010:航空宇宙工学関連
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| 研究機関 | 大阪府立大学 |
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研究代表者 |
坂上 昇史 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70244655)
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| 研究分担者 |
新井 隆景 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 客員教授 (10175945)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021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)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 航空宇宙流体力学 / 超音速乱流 / 超音速混合遷移 / 熱線流速計 / 混合計測 / 混合遷移機構 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は，混合能評価法の確立と３次元的な乱流変動により異種流体間の接触面積が飛躍的に増大する混合遷移機構の解明を目的とする．縦渦による超音速混合状態を明らかにするため，濃度・質量流束変動を同時計測する熱線計測システムを用いて縦渦の混合能を評価する．この混合能を指標として，縦渦の強度やスケール，流れ場の変動強度やスペクトルと混合状態の関係を定量的に明らかにし，超音速混合促進を高効率化するための鍵となる乱流変動により異種流体間の接触面積が飛躍的に増大する混合遷移機構の解明を目指す．
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| 研究成果の概要 |
本研究は，熱線流速計による混合能評価法の確立と，縦渦による超音速混合において３次元的な乱流変動により異種流体間の接触面積が飛躍的に増大する混合遷移機構の解明を目的とした．
熱線流速計については，濃度と質量流束が既知の流れが得られる超音速ノズルを用いた校正システムを構築し，空気流について有効性を確認した．なお，混合気を用いた場合に空気流とは異なる挙動を示し，その原因を明らかにすることは出来なかった．縦渦による混合遷移については，実験と数値計算により，縦渦自身の不安定性や入射する衝撃波によりヘアピン渦構造が形成され，このヘアピン渦による乱流運動エネルギー生成により乱流状態に至ることを明らかにした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で開発した熱線回路は300kHz以上の応答周波数帯域を持ち，超音速ノズルを用いた校正システムを組み合わせることにより，超音速流中の高周波数変動を精度よく計測可能である．この熱線流速計による計測結果とPIVシステムによる計測結果を比較することで，本研究で使用したPIVシステムにより速度変動の空間分布が統計的に計測可能であることを確認した．さらに，この実験結果との比較により数値計算の精度と再現性を検証するとともに，混合遷移機構の詳細について知見を得た．
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