| 研究概要 |
曲面上における反射衝撃波の形成機構について調べるため,主として曲率半径40mmの円筒状モデルとそれを模擬した階段状モデル(段差1mmおよび0.5mm)を製作し,衝撃波管を用いて実験を行った。入射衝撃波マッハ数は1.10,1.20,1.30,1.40である。
本研究においては,階段状モデルを使用して反射面から人為的に擾乱(弱い圧縮波)を発生させ、その擾乱の挙動を観察することにより、特に円筒状凹面における特異な反射波の形成機構について解明することができた。階段状モデルにおける擾乱を観察することにより,階段で形成された擬三重点(入射波と擾乱の交点)が遷移に密接に関係していることがわかった。すなわち,凹面の場合,擬三重点が階段を乗り越えることができる時に正常反射からマッハ反射への遷移が起こった。また,凹面の場合,擬三重点が反射面に衝突した時にマッハ反射から遷移正常反射への遷移が起きた。この考え方に基づいて,遷移臨界角の解析公式を導くことができた。
さらに,遷移臨界角の初期角とマッハ数による依存性について調べた。実験は,凹面および凸面について初期角が0〜30°まで,5°刻みで変化させたモデルを製作して行った。その結果,初期角が0°の場合には擬三重点と圧縮波が集積して形成される三重点が遷移点付近で接近すること,そのために擬三重点によって予測した遷移臨界角の理論式が実験と一致すること,初期角が大きくなると両者の隔たりが大きくなり,理論式と実験結果は一致しなくなることが判明した。初期角が大きい場合にも遷移臨界角を正しく計算する方法を創案し,実験結果との良い一致を得た。曲率半径依存性についても実験を行った。
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