衝撃波の伝播・回折・反射

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04222106
• 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, 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 / 超音速ノズル / 数値シミュレーション

研究概要

平成4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)正方形断面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、擬似衝撃波の構造に及ぼす上下壁面および側壁面上に発達する境界層の影響を明らかにした。本年度は特に二重露光のレーザホログラフィ干渉法やレーザードップラ流速計を用いて定量的な計測を行い、第2衝撃波の形成メカニズムに及ぼす境界層の役割を明らかにした。
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ーザー干渉写真やカラーシュリーレン写真等の流れの可視化をおこなった。マッハ・ツエンダー干渉写真からノズル流の密度分布を求め、さらに等エントロピー流れの仮定を用いて流れの等マッハ数分布を求めた。それらの結果と非定常圧力の測定結果から、ノズル形状の違いによる擬似衝撃波の振動特性を明らかにした。
3)二平行平板間の放射状超音速流中に発生する同心円状の擬似衝撃波の発生形態、振動モードにつき全視野の可視化実験を行うと共に、対応する数値シミュレーションを行った。その結果、擬似衝撃波が同心円状であり、長さが管内流れの場合よりも短いことを実験的に確かめた。二平板間の流れの圧力、流速、温度分布等の詳細については数値的に解析したが、圧力分布は実験結果によく一致した。
4)擬似衝撃波が境界層と垂直衝撃波との干渉により生ずることから、ノズルやディフューザにおいて発生する壁面上の乱流境界層と垂直衝撃波との干渉を詳細に調べ、境界層のパッシブコントロールによる擬似衝撃波の構造を明らかにした。
これらの研究成果は総合的にまとめられ「擬似衝撃波に関する研究成果報告書」として報告した。これらの研究の他に各研究分担者は、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や超音速流中に噴射されジェットの混合過程の解析、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フォン・ノイマン反射に関する数値シミュレーション等を行い研究発表を行った。

研究成果

• [文献書誌] 渡辺 安: "超音速ノズル流の可視化" 可視化情報. 12. 147-150 (1992)
• [文献書誌] 東野 文男: "超音速ノズル内の流れに関する研究" 日本機械学会講演論文集(No.920-78,C). 97-99 (1992)
• [文献書誌] Fumio Higashino: "Oscillation of Oblique Waves Generated in a Two Dimensional Asymmetric Nozzle" SAE Transactions,Journal of Aerospace (Section 1, Part 2). 2254-2262 (1992)
• [文献書誌] 松尾 繁: "非対称超音速ノズル流に関する研究" 日本航空宇宙学会誌. 40. 610-616 (1992)
• [文献書誌] 東野 文男: "非対称ノズル内の衝撃波の境界層との干渉" 平成4年度衝撃波シンポジウム講演論文集. 317-320 (1993)
• [文献書誌] 東野 文男: "衝撃波の反射に関する数値シミュレーション" 日本機械学会講演論文集(No.920-78,C). 133-135 (1992)
• [文献書誌] Kazuyasu Matsuo: "Numerical Simulation of an Impulsive Wave Emitted from an Exit of High-Speed Railway Tunnel" Proc.of the 3rd Int. Conference on Computers in Railways. 455-463 (1992)
• [文献書誌] Kazuyasu Matsuo: "Measurement of Oscillating Shock Wave in Supersonic Nozzles" Proc.of the 6th Int. Symp.on Flow Visualization. 612-616 (1992)
• [文献書誌] Kazuyasu Matsuo: "Wave Problems in High-Speed Railway Tunnels" Proc.of the 18th Int. Symp.on Shock Waves. 95-102 (1992)
• [文献書誌] Toshiyuki Aoki: "Discharge of a Compression Wave from an Open End of a Tube" Proc.of the 18th Int. Symp.on Shock Waves. 1331-1334 (1992)
• [文献書誌] 安信 強: "円管の開口端における音波の放射と反射" 九州大学総合理工学研究科報告. 14. 337-343 (1992)
• [文献書誌] 中村 義行: "擬似衝撃波の数値シミュレーション" 日本機械学会講演論文集(No.920-78,C). 94-96 (1992)
• [文献書誌] 東野 文男: "フォン・ノイマン反射について" 第6回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 49-52 (1992)
• [文献書誌] 東野 文男: "斜め衝撃波の反射に関する数値シミュレーション" 平成4年度衝撃波シンポジウム講演論文集. 69-72 (1993)
• [文献書誌] Fumio Higashino: "Interaction of blast waves from a pair of exploding wires" Proc.of the 18th Int. Symp.on Shock Waves. 177-180 (1992)
• [文献書誌] Rolf Holl: "Shock dynamics method for focusing of reflected blast waves" Proc.of the 18th Int. Symp.on Shock Waves. 337-340 (1992)
• [文献書誌] 松尾 一泰: "管内を伝ぱする圧縮波の開口端からの放射(第1報 解析的研究)" 日本機械学会論文集(B). 58. 331-337 (1992)
• [文献書誌] 青木 俊之: "波動による非定常境界層のレーザ差動干渉法による計測" 可視化情報. 12. 139-142 (1992)
• [文献書誌] 森 水彦: "旋回成分を伴う超音速放射状流れ" 日本機械学会講演論文集(No.920-78,C). 100-102 (1992)
• [文献書誌] 山根 隆一郎: "直管内擬似衝撃波の数値シミュレーション" 平成4年度衝撃波シンポジウム講演論文集. 329-332 (1993)
• [文献書誌] Hiromu Sugiyama: "Three-dimensional structure of pseudo-shock waves in a rectangular duct" Proc.of the 18th Int. Symp.on Shock Waves. (1992)
• [文献書誌] Hiromu Sugiyama: "Visualization of a Pseudo-Shock Wave in a Rectangular Duct" Proc.of the 16th Int. Symp.on Flow Visualization. 623-627 (1992)
• [文献書誌] 杉山 弘: "直管路内の擬似衝撃波の構造と振動現象" 日本機械学会講演論文集(No.920-78,C). 82-84 (1992)
• [文献書誌] 宇野 直嗣: "気体噴射を伴う超音速流れ場の可視化とLDV測定" 日本機械学会講演論文集(No.920-78,C). 127-129 (1992)
• [文献書誌] 誉田 学: "後ろ向きステップを有するスクラムジェットエンジン燃焼器内の噴射と混合(レーザホログラフィ干渉計による流れの可視化)" 日本機械学会講演論文集(No.922-1). 55-57 (1992)
• [文献書誌] 杉山 弘: "管路内の擬似衝撃波の構造と振動現象に関する実験的研究" 平成4年度衝撃波シンポジウム講演論文集. 325-328 (1993)
• [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に関する実験的研究" 第33回航空原動機・宇宙推進講演会演集. 126-131 (1993)
• [文献書誌] 新井 隆景: "超音速二平行流の乱流混合とLDVによる乱流特性測定の試み" 日本航空宇宙学会北部支部1993年総会・講演会ならびに第3回ラム・スクラムジェットエンジンシンポジウム. 158-163 (1993)
• [文献書誌] 杉山 弘: "衝撃波現象の基礎と応用" 日本機械学会北海道支部第32回講演会教材. 1-9 (1993)