| 研究課題/領域番号 |
14550136
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
流体工学
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| 研究機関 | 室蘭工業大学 |
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研究代表者 |
杉山 弘 室蘭工業大学, 工学部, 教授 (70002938)
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| 研究分担者 |
湊 亮二郎 室蘭工業大学, 工学部, 助手 (20360969)
新井 隆景 室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (10175945)
溝端 一秀 室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (00271875)
笠原 次郎 室蘭工業大学, 工学部, 助手 (60312435)
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2003
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| キーワード | 擬似衝撃波 / 衝撃波・境界層干渉 / 超音速流れ / 乱流 / 剪断応力 / 液晶 / 数値流体力学 / スクラムジェット |
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| 研究概要 |
スクラムジェットエンジンの最適設計指針を得ることを目指して、その分離部を模擬した矩形ダクト内部の衝撃波・境界層干渉流れの構造・特性を解明する事を狙った。
まず、高分解能・高安定性のパーティクルイメージング流速測定系(PIV)を構築するために、以下の事項に取り組んだ。
1.トレーサー粒子のシーディング方法として、超音速風洞整流筒に直接水粒子を注入するインピンジ型ノズルを用いて、粒子径および流れ追随性の適否を検討した。風洞内気流による微粒化効果(Air-assisted Atomizing)を活用することによって粒径1μm程度の水粒子が得られ、良好な流れ追随性が達成された。
2.粒子画像に含まれる誤差やノイズの主要原因である風洞とカメラの相対位置の乱れを改善するために、高剛性高精度のトラバース機器および高精度の各種光学機器を適切に配置・調整し、最高水準の剛性・精度を有する光学計測システムを構築した。これによって流速測定の誤差は2.6%程度に低減された。
さらに、壁面境界層の乱流剥離構造を詳細に調べるために、以下の事項に取り組んだ。
3.剪断力感応液晶を壁面に塗布することによってダクト壁面上摩擦力分布の変化を可視化する手法を構築した。
4.ダクト壁面の随所に高速応答型圧力センサーを埋め込み、衝撃波・境界層干渉現象にともなう圧力分布の高速変化を捉えた。
5.数値流体力学(CFD)解析によって、流れ場の詳細構造の再現を試みた。これによって、実験では取得困難な任意の位置・時刻の任意の物理量の分布・変化が解析され、実験で観察・取得されるデータに隠された物理的メカニズムが把握できるようになった。
これらによって、矩形ダクト内の衝撃波・境界層干渉現象の基本構造およびメカニズムが明らかになった。
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