| 研究概要 |
固体微粒子が空気中に存在する非定常“固-気"混相高速流における微粒子の運動特性を調べることを目的として,本年度は以下の実験を行い,いくつかの新知見を得た.
1.非定常高速気流中における微粒子の抵抗係数測定実験(鈴木,坂村)
現有の衝撃波管を用いて平面衝撃波(マッハ数1.30)を発生させ,微粒子(平均粒径3.19mm,真密度900kg/m^3)と衝突させた.衝撃波背後で誘起される非定常な高速気流により運動する粒子を,4台の光源(既存および補助金で購入したもの)で多重露光撮影し,その変位を測定した.この変位を,衝撃波が微粒子初期位置を通過してからの経過時間に関する3次関数で最小二乗近似して,微粒子の速度・加速度を求め,運動方程式を用いて微粒子の抵抗係数を算出した.4台の光源を用いた多重露光撮影法により,昨年行った予備実験よりも精度良く粒子位置を測定することができた.得られた抵抗係数は,観測時間内で,定常流中で測定された値を上回るものとなり,衝撃波を伴うような非定常“固-気"混相流を数値解析する際に,従来のように定常流中で測定された値を用いることは適当でないことが示された.
2.床上に置かれた微粒子が高速気流によって舞い上がる力学的機構(鈴木,舟渡)
衝撃波管の床面に微粒子(平均粒径0.4mm,真密度1,200kg/m^3)を置き,管内で発生させた衝撃波により舞い上がる微粒子の初期運動を,2台のキセノンランプ(既存)を連続発光させて多重露光撮影を行い,並進速度,回転角速度の測定を行った.その結果,毎秒数千回転もの回転数をもつ微粒子は存在したが,微粒子の舞い上がり運動に及ぼす回転の影響(マグナス効果)はほとんどないことが明らかになった.
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