| 研究概要 |
スクラムジェットエンジン燃焼器内と同程度の圧縮性を有する流れ場での実験を行うための設備を現有の超音速風洞を改良することにより構築した.超音速流マッハ数は2程度とし,模擬燃料として安価に利用できる空気を利用した.まず,超音速ノズルおよび2次元テストセクションを製作し,高速流と低速流により形成される単せん断流れ場,および2つの高速流に低速流がはさまれて形成される二重せん断流れ場の形成確認実験を行った.シャドウグラフ法およびシュリーレン法を用いた光学測定により流れ場成立の確認を行うとともに,圧力センサーによる高速流および低速流の静圧,全圧の計測およびせん断層移流速度の計測を行い,上述の流れ場が形成されることを確認した.また,流れ場に縦渦を強制的に導入することを目的として,正弦曲線型のトレーリングエッジを有するノズルを製作し,せん断層の流れ場の挙動を観察するとともに,せん断層の成長挙動を実験的に調べた.その結果,曲線型トレーリングエッジを用いることで縦渦が導入されることを確認し,二重せん断層においては,せん断層の成長率が顕著に増大することを明らかにした.一方,単せん断層では,縦渦の導入は確認されたものの,せん断層の成長にはほとんど寄与しないことがわかった.
数値計算では,二次元の直接スペクトル法を用いた安定性解析の計算コードを構築した.その結果,せん断層において,流れの二次不安定性による混合促進効果を定性的に把握することができた.また,安定性解析から得られたデータを入力として,縦渦の非線形成長を調べるための直接数値計算手法の計算コードの構築を行った.計算コードの妥当性を調べるために,二次不安定性により誘起される縦渦の構造およびその成長過程に関する数値計算を行い,計算における二次不安定性の励起方法の妥当性等を確認した.
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