マッハ数10を超える強い衝撃波の斜め反射に関する研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11750786
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 森岡 敏博 千葉大学, 大学院・自然科学研究科, 助手 (20302581)
• キーワード: 衝撃波 / 反射衝撃波 / 非均衡放射 / 実在気体効果 / 極超音速流 / 高温空気 / 地球大気圏再突入 / 衝撃波管

研究概要

本研究において、地球大気圏再突入飛行体周りに発生する強い衝撃波の反射現象を模擬するために、自由ピストン2段膜衝撃波管を用いて2次元くさび模型と非定常衝撃波の干渉の全放射発光観測を行った。初期圧力133Paの常温空気中に発生された衝撃波マッハ数15および25の強い衝撃波について、斜面角度8°〜28°の2次元くさび模型で観測が行われた。研究経過および実績をまとめると以下のようになる。
1)衝撃波マッハ数25の場合、斜面角度12°〜28°において、その反射形態はマッハ反射の一つである二重マツハ反射(DMR-)であることが確認された。斜面角度8°の場合には、その反射形態は上記の場合と異なり、遷移マッハ反射(TMR)であることが確認された。
2)衝撃波マッハ数が10以下の場合には観ることのできないマッハステムの突出が確認された。この突出は、斜面角度が20°付近で最大になることが分かった。第2三重点との関係を調べたところ、この20°付近から突出の高さと第2三重点の高さがほぼ等しくなることが分かった。
3)衝撃波マッハ数15の場合、同様な反射形態や突出が確認されたが、その領域は斜面角度が大きい領域に移動していることが分かった。
このように、高マッハ数特有の現象と思われるマッハステムの突出など、全放射発光観測によって興味ある現象が確認された。第2三重点との関係などが考えられるが、その原因を特定するには至っていない。そのため、次年度は、データが乏しい斜面角度12°〜20°の範囲での観測、シュリーレン法による密度場の観測や数値シミュレーションによる解析も行う予定である。

研究成果

• [文献書誌] Morioka, T., 他4名: "High-Speed Photography of Radiation Behind Strong Shock Waves in Low-Density Air"Proceeding of The 2nd Pacific Symposium on Flow Visualization and Image Processing. Paper No.PF013. 1-7 (1999)
• [文献書誌] Morioka, T., 他2名: "Radiation Observation of Strong Shock Wave Reflection in Air"Proceeding of The 22nd International Symposium on Shock Waves. Paper No.1451. 1-6 (1999)
• [文献書誌] Aso, S., 他4名: "Numerical Simulation of Strong Shock Wave Reflection by a Ramp with Chemical and Thermal Nonequilibrium"Proceeding of The 22nd International Symposium on Shock Waves. Paper No.5400. 1-6 (1999)
• [文献書誌] 森岡敏博,他2名: "CCDカメラシステムによる衝撃波発光の可視化"可視化情報学会誌(特集記事). 第19巻 第75号. 17-22 (1999)
• [文献書誌] Matsumoto, A., 他4名: "New Code Validation Experiments and Numerical Simulations of High Enthalpy Flows with Nonequilibrium"38th Aerospace Sciences Meeting & Exhibit. AIAA 2000-0214. 1-8 (2000)