| 研究課題/領域番号 |
13450078
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| 研究機関 | 北九州市立大学 |
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研究代表者 |
松尾 一泰 北九州市立大学, 国際環境工学部, 教授 (30037759)
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| 研究分担者 |
宮里 義昭 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 助教授 (30253537)
青木 俊之 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 教授 (20150922)
片野田 洋 北九州市立大学, 国際環境工学部, 講師 (40336946)
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| キーワード | 超音速流れ / ショックトレーン / 擬似衝撃波 / 衝撃波・境界層干渉 / 流れの振動 |
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| 研究概要 |
断面積一定の矩形直管ダクト内および簡単な形状の超音速ディフユーザ内に形成されるショックトレーンに対して、流れ方向静圧分布とシュリーレン法、レーザ誘起蛍光法による光学的観察などにより、その三次元構造と振動特性に関して実験した。また、三次元圧縮性ナビエ・ストークス方程式を用い、流れ場の三次元数値解析を行った。本研究により得られた成果の概要はつぎのとおりである。
1.断面積一定の直管内に形成されるショックトレーン内部の流れ、特に管路コーナー部における複雑な衝撃波構造を解析的に調べ、その結果を実験結果と比較した。流れは強い三次元構造をしているが、これは隣り合う面から発生する衝撃波同士の干渉によるもので、隣り合うコーナー部の衝撃波構造をモデル化すれば、数値解析結果は大体実験結果と一致する。
2.ショックトレーン領域における静圧分布などの特性を実験的に求めた。また、円形断面の管と矩形断面の管を比較し、円管の直径の代わりに管の等価直径を用いても実験結果と若干合わないことを示し、矩形断面の管に対して流れ方向の時間的平均静圧分布を有効に推測できる実験式を求めた。
3.超音速ディフユーザ内に形成される多数の衝撃波群が形成される過程を実験的に詳細に調べ、ディフユーザ出口からの圧力じょう乱が上流へさかのぼる過程で衝撃波群が形成されることを示した。
4.ショックトレーンを含み、流れ方向の多数の点で静圧の時間的変動を測定した。その結果をスペクトル解析した結果、分枝した先頭衝撃波の足元から圧力じょう乱が下流に向かって伝播するとともに、下流の乱流境界層部分から圧力じょう乱が上流に向かって伝播していることが明らかになった。このような圧力じょう乱の上下流方向への伝播がショックトレーンの振動を誘起していると考えられ、振動の原因を特定することができた。
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