高エンタルピー衝撃波層からの輻射熱伝達に関するスケール則の確立

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04650051
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 佐宗 章弘 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (40215752)
• キーワード: 高エンタルピー流れ / 衝撃波層 / 輻射熱伝達 / スケール則

研究概要

研究初年度である当年度は、(1)アーク放電を用いた高エンタルピー風洞の製作と(2)輻射熱伝達に関するスケール則の理論的検討の2点に重点が置かれた。
(1)アークジェットを転用した高エンタルピー風洞が完成し、その作動確認を行った。本装置は、1msec程度の準定常作動方式で、高速電磁弁によって作動流体が供給される。電源としてPFN(Pulse Forming Network)を用い、450Jまでの電気エネルギーが投入可能である。これで、次年度の分光計則の基本的な準備が完了した。
(2)熱的・化学的に非平衡な極超音速衝撃波層の流体・輻射場の数値解析を行った。大気圏再突入条件での数値解析を行った結果、空気衝撃波層からの輻射に対して支配的な化学種は、中性原子、原子イオン、N_2N^+_2、いずれも電子衝突励起や制動輻射に関連して電子温度・密度が重要なパラメータであることがわかった。この解析をもとに、輻射熱伝達に関するスケール則を検討した結果、衝撃波層内の輻射が強い領域の大きさが、電子並進運動と重粒子の各自由度との間のエネルギー緩和過程と、電子生成反応の誘起特性長とによって決定されることがわかった。それに付随して、ある条件のもとでは、淀み点での輻射熱伝達が物体寸法にほぼ無関係となることもわかった。
以上の実績を踏まえて、来年度は光学計測によるスケール則の確立を目標とした研究を遂行する予定である。

研究成果

• [文献書誌] 張 新宇、辺見 真、佐宗 章弘、藤原 俊隆: "バリスティック・レンジによる極超音速流実験(第1報)画像観測及びその処理方法" 日本航空宇宙学会誌. 41. 25-31 (1993)
• [文献書誌] A.Sasoh,X.Chang,M.Henmi,T.Fujiwara: "Spectroscopic study of high-Mach-number air shock layers genevated by a ballis tic range" Shock Waves,Proc of the 18th Intl Symp on Shock Waves. 637-642 (1992)
• [文献書誌] A.Sasoh,X.Chong,T.Murayama,T.Fujiwara: "Radiative heat transfer from non-equilibrium high-enthalpy Shock layers" Shock Waves,Proc of the 18th Intl Symp on Shock Waves. 723-726 (1992)
• [文献書誌] T.Murayama,A.Sasoh,T.Fujiwara: "Chemical and thermal Processes on hypersonic Shock layer" Shock Waves,Proc of the 18th Intl Symp on Shock Waves. 691-696 (1992)