| 研究課題/領域番号 |
20K04270
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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 | 鹿児島大学 |
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研究代表者 |
片野田 洋 鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (40336946)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022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: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 圧縮性流体 / 超音速ノズル / コールドスプレー / 超音速流れ / 内部流れ / 診断法 / 超音速流 / ノズル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の目的は，申請者が独自に研究を重ねてきたノズル外表面温度から気体の内部流れ（マッハ数，速度，温度，圧力）を非接触で診断する手法を完成させることである．ノズルまたは管路の外表面温度を赤外線（IR）カメラと熱電対を組み合わせて測定する．外表面温度分布から内部の流動状態を非接触で診断する．ガス速度は，圧縮性が現れるマッハ数0.3以上の亜音速～超音速の定常な内部流れを対象とする．測定精度は，マッハ数分布について±5％以内を目標とする．IRカメラを用いた流体計測法は外部流れでは先行研究があるが，内部流れの研究は見当たらない．本診断法は，計測用に管路やノズルを加工する必要がない斬新な手法である．
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| 研究成果の概要 |
供試ノズルの壁面静圧から求めたマッハ数とメタル温度から温度回復係数を計算した結果，r = 0.835となった．そこで，本研究ではr = 0.835とした．貯気室にバンドヒーターを巻いて貯気温度を大気温度よりも約10℃高めた状態で実験を行った．
実験の結果，x=0をスロートとしてx=140mmまでは本診断法によるマッハ数は，壁面静圧から求めた検証用のマッハ数とよく一致した．しかし，x > 140mmでは，バンドヒーターの有無に関わらず検証用のマッハ数よりもかなり低くなった．これは，バンドヒーターによる作動ガスの加熱が不十分であったためであると考えられる．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ノズル外表面温度から内部流れを診断する方法は申請者が考案したもので，流路に静圧孔や観測窓を設ける必要がない．そのため，大小様々な研究用の管路や実稼働している管路に適用することができる．加えて，熱電対や赤外線カメラで流路の温度を測定すればよいため，安価な測定法である．本研究の結果，流路の出口近傍を除いて本診断法は内部流れのマッハ数を適切に測定できることが分かった．ノズル出口近傍については測定結果に誤差が生じる原因を明らかにするとともに，本診断法をさらに改良する必要がある．
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