衝撃波の伝播・回折・反射

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03238107
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 東野 文男 東京農工大学, 工学部, 教授 (70011111)
• 研究分担者: 杉山 弘 室蘭工業大学, 工学部, 教授 (70002938) ; 山根 隆一朗 東京工業大学, 工学部, 教授 (50016424) ; 松尾 一泰 九州大学, 大学院総合理工学研究科, 教授 (30037759)
• キーワード: 衝撃波 / 圧縮波 / 擬似衝撃波 / 流れの振動 / 衝撃波と境界層の干渉 / 超音速流れ

研究概要

平成3年度の第2班の研究目的で各分担者に共通した研究題目は種々の擬似衝撃波現象の解明である。
1)断面積が一定の直管路内に発生する擬似衝撃波については流れの可視化と圧力測定を中心に実験を行い、擬似衝撃波の3次元構造と第2衝撃波の発生機構を明らかにした。本年度は特に二重露光のレ-ザホログラフィ干渉法やレ-ザ-ドップラ流速計を用いて定量的な計測を行った。管路の2次元断面内では、可視化の方向によりX形またはλ形の擬似衝撃波が観測されることが明らかになった。
2)非対称ノズル内の擬似衝撃波の振動現象についても直管路内の実験と同様にレ-ザ-干渉写真やカラ-シュリ-レン写真を撮影する事によりノズル流に関する擬似衝撃波の発生機構を明らかにした。振動周波数がノズルの形状に依存すること、また、超音速の膨張流領域の流れは非常に安定しており層流境界層が形成されるのでその内部では理想流体流れの近似が成り立つことが明らかになった。
3)二平行平板間の旋回を伴う放射状超音速流中に発生する同心円状の擬似衝撃波について解析した結果、平板に平行な断面内では衝撃波の形状が円形であっても旋回流の影響により半径が小さくなり流れに垂直な面内ではX形またはλ形になっていることが分かった。また、スペクトル解析により高次モ-ドの振動が強くなることが分かった。
擬似衝撃波に共通な振動現象は壁面境界層と衝撃波との干渉により起こるが膨張流の加速流領域では衝撃波が発生し難く減速流領域の境界層と超音速主流との干渉により擬似衝撃波が発生するものと思われる。
これらの研究の他に各研究分担者はディフュ-ザ内や後ろ向きステップを過ぎる超音速流中に発生する衝撃波と境界層の干渉、トンネル内に発生する弱い圧縮波の伝播と減衰および弱い爆風の反射に関するフォン・ノイマンのパラドックスの研究などを個別的に行い、研究発表を行った。

研究成果

• [文献書誌] Fumio Higashino: "Experiments on the Interaction of a Pair of Cylindrical Weak Blast Waves in Air" Shock Waves. 1. 275-284 (1991)
• [文献書誌] 坂本 一朗: "幾何学的衝撃波運動理論による反射衝撃波の収束" 日本機械学会論文集、B. 57. 3071-3077 (1991)
• [文献書誌] Fumio Higashino: "Oscillation of Oblique Shock Waves Generated in a Two Dimensional Asymmetric Nozzle" iPAC and 29th Aircraft Symp.Proc.749-757 (1991)
• [文献書誌] Fumio Shimizu: "Blast Wave Simulation with Ground Surface Effect and its Accuracy Enhancement" The 4th Int.Symp.on computational Fluid Dynamics. 1053-1058 (1991)
• [文献書誌] Fumio Higashino: "Experimental study on the Pseudo shock Waves Produced in a Two Dimensional Asymmetric Nozzle" Proc.2nd KSME-JSME Fluids Engineering Conference. 1. 235-240 (1990)
• [文献書誌] Takayuki Aki: "A Numerical Study on Implosion of Polygonally Interacting shocks and Consecutive Explosion in a Box" Proc.17th Int.Symp.on Shock Waves and Shock Tubes. 167-172 (1990)
• [文献書誌] Fumio Higashino: "Interaction of Supersonic Expansion Flow with a Boundary Layer on a Nozzle Wall" Proc.1989 National Symp.on Shock Wave Phenomena. 173-180 (1990)
• [文献書誌] Toshiyuki Aoki: "Investigation of Active Control of Impulsive Noise" Proc.Int.Symp.on Active Control oF Sound and Vibration. 291-296 (1991)
• [文献書誌] 望月 博昭: "低マッハ数超音速流れにおける擬似衝撃波の振動" 九州大学総合理工学研究科報告. 13. 29-36 (1991)
• [文献書誌] 松尾 一泰: "長方形断面をもつ直管内の擬似衝撃波の振動特性" 日本機械学会論文集(B). 57. 3083-3090 (1991)
• [文献書誌] 青木 俊之: "丸みのあるコ-ナ-で回折する衝撃波の数値解析" 九州大学総合理工学研究科報告. 13. 181-187 (1991)
• [文献書誌] 金 義東: "ラインイメ-ジセンサによる衝撃波の振動の計測" 可視化情報. 11. 231-234 (1991)
• [文献書誌] Heuy-Dong Kim: "Flow Unsteadiness by Weak Normal Shock Wave/Turbulent Boundary Layer Interaction in Internal Flow" JSME International Journal. 34. 457-465 (1991)
• [文献書誌] Kazuyasu Matsuo: "Attenuation of Compression Waves in a High-Speed Railway Tunnel Simulator" Aerodynamics and Ventilation of Vehicle Tunnels. 239-252 (1991)
• [文献書誌] Myeong-Kwan Park: "Oscillation of Circular Shock Wave with upstream Disturbance" Proc.18th Int.Symp.on Shock Waves and Shock Tubes. 11 (1991)
• [文献書誌] 中村 義行: "擬似衝撃波の数値シミュレ-ション" 日本機械学会講演論文集(B). 163-165 (1991)
• [文献書誌] 朴 明寛: "非一様流入における円形衝撃波の振動" 日本機械学会論文修(B). 58. 153-158 (1992)
• [文献書誌] Myeong-kwan Park: "Resonance of Circular Shock Waves" JSME International Journal. 35. 16-22 (1992)
• [文献書誌] Hiromu Sugiyama: "Three-dimensional structure of pseudo-shock waves in a rectangular duct" Proc.18th Int.Symp.on Shock Waves and Shock Tubes. (1992)
• [文献書誌] Takakage Arai: "Flow Characteristics of Atomizing Liquid Jet by Supersonic Flow and Related Shock Wave/Boundary Layer Interaction" Proc.5th Int.Conference on Liquid Atomization and Spray Systems. 165-172 (1991)
• [文献書誌] 杉山 弘: "管路内の擬似衝撃波の構造" 日本機械学会流体工学部門講演会講演論文集. 157-159 (1991)
• [文献書誌] 杉山 弘: "正方形管内の擬似衝撃波の3次元構造" 平成3年度衝撃波シンポジウム講演論文集. 351-356 (1992)
• [文献書誌] 杉山 弘: "X形およびλ形擬似衝撃波内部の速度分布" 日本航空宇宙学会北部支部1991年講演会前刷集. 82-85 (1991)
• [文献書誌] 新井 隆景: "気体噴射を伴う後向きステップを過ぎる超音速流れ場のLDVによる測定" 第31回航空原動機に関する講演会講演集. 116-121 (1991)