| 研究概要 |
超音速過膨張噴流構造における履歴現象の存在の可能性を示すことを主題とした本年度の計画通りの研究を行い,以下に示す結論を得た.
1.非定常超音速過膨張噴流に関する数値解析
数種のノズル出口マッハ数を有する超音速過膨張噴流について,二次元軸対称の非粘性圧縮性非定常方程式の数値解析を行った.解析では,過膨張噴流が発生する圧力比(貯気圧/背圧)の範囲内で,圧力比を準定常的に減少,増加させ,特に噴流中で生ずる衝撃波形状に関する履歴現象を考察し,以下の知見を得た.
(1)過膨張噴流中の衝撃波の反射形態(マッハ反射←→正常反射)に関し,履歴現象が存在する.本履歴現象は,二次元の流れ場での衝撃波の反射形態の遷移において現れる不確定領域で発生する.
(2)出口マッハ数が大きい過膨張噴流ほど履歴現象が起こる圧力比の範囲が大きくなり,遷移する際のノズル出口から衝撃波までの距離や衝撃波入射角の変化量も変化する.
(3)超音速噴流中で水蒸気の非平衡凝縮が発生する場合の噴流構造における履歴現象を示した.非平衡凝縮を含むときの履歴ループは,乾燥空気のそれと比べて小さくなる.
2.実験装置の設計・製作および予備的実験
非定常超音速過膨張噴流発生装置を完成させた.本装置は,よどみ圧力を任意に制御でき,よどみ圧と流れの可視化結果を同時にモニタリングできるものである.予備実験により,本装置で噴流構造の履歴現象の情報取得が可能であることを確認した.
3.研究の総括
超音速過膨張噴流構造に履歴現象が存在することを示すとともに,その詳細を明らかにした.よって,本年度の計画は完全に実行された.
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