超音速境界層の乱流遷移機構の解明と制御に関する基礎研究

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19560788
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 坂上 昇史 大阪府立大学, 工学研究科, 助教 (70244655)
• 研究分担者: 新井 隆景 大阪府立大学, 工学研究科, 教授 (10175945)
• 連携研究者: 西岡 通男 大阪府立大学, 工学研究科, 客員研究員 (60081444)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• キーワード: 航空宇宙工学 / 流体工学 / 超音速境界層 / 乱流遷移 / 乱流制御

研究概要

超音速境界層の乱流遷移機構の解明を目的とし,校正法を確立した定量化シュリーレン法やピトー管,熱線流速計等による実験計測と数値計算を用いて超音速境界層の遷移流れを調べた.その結果,遷移が,亜音速流と同様,縦渦やストリーク構造といった壁乱流構造に支配され,超音速境界層内でも乱流斑点が形成されることを明らかにし,さらに,遷移予測や層流維持制御などの応用上重要な乱流維持下限レイノルズ数に関する知見を得た.

研究成果

• [雑誌論文] シュリーレン光学系による流れの定量計測:1. 光学系の校正 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂上昇史, 西岡通男
  • 雑誌名: 日本流体力学会誌「ながれ」 vol.28 ページ: 139-147
  • 査読あり
• [雑誌論文] シュリーレン光学系による流れの定量計測:2. 膨張波を用いた精度評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂上昇史, 西岡通男
  • 雑誌名: 日本流体力学会誌「ながれ」 28 ページ: 241-248
  • 査読あり
• [雑誌論文] 定量化シュリーレン法による超音速乱流境界層の計測と壁近傍誤差要因の考察 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂上昇史, 西岡通男
  • 雑誌名: 日本流体力学会誌「ながれ」 28 ページ: 249-256
  • 査読あり
• [雑誌論文] 超音速境界層遷移における平均流特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂上昇史, 西岡通男
  • 雑誌名: 日本流体力学会誌「ながれ」 28 ページ: 315-325
  • 査読あり
• [雑誌論文] 超音速境界層遷移を支配する非線形撹乱 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂上昇史, 西岡通男
  • 雑誌名: 日本流体力学会誌「ながれ」 28 ページ: 327-335
  • 査読あり
• [雑誌論文] 超音速角部流れの数値的研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂上昇史, 西岡通男
  • 雑誌名: 日本流体力学会誌「ながれ」 28 ページ: 337-345
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rotta skin friction law and Schoenherr formula (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Nishioka
  • 雑誌名: Fluid Dynamics Reseaerch vol.41 ページ: 045509
  • 査読あり
• [雑誌論文] 超音速ノズル境界層に生じる横流れ不安定性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂上昇史, 堀井真吾, 新井隆景, 西岡通男
  • 雑誌名: 第58回理論応用力学講演会講演論文集 ページ: 131-132
• [雑誌論文] 乱流境界層オーバーラップ領域の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 西岡通男
  • 雑誌名: 日本流体力学会誌「ながれ」 28別 ページ: 162
• [雑誌論文] 横方向汚染による超音速境界層の乱流遷移 (2009)
  • 著者名/発表者名: 樋上惠介, 坂上昇史, 新井隆景, 西岡通男
  • 雑誌名: 日本流体力学会誌「ながれ」 28別 ページ: 167
• [雑誌論文] 超音速ノズル境界層に生じるストリーク構造と横流れ不安定性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂上昇史, 堀井真吾, 新井隆景, 西岡通男
  • 雑誌名: 日本流体力学会誌「ながれ」 28別 ページ: 285
• [雑誌論文] Fluctuation of Mass Flux and Concentration on Supersonic Mixing using (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Kondo, S. Sakaue, T. Arai
  • 雑誌名: Streamwise Vortices ページ: 2008-2535
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高レイノルズ数における平板境界層の乱流摩擦 (2008)
  • 著者名/発表者名: 西岡通男
  • 雑誌名: 日本流体力学会誌「ながれ」 27別 ページ: 40
• [雑誌論文] 縦渦が導入された超音速混合場の濃度・質量流束変動測定 (2008)
  • 著者名/発表者名: 近藤暁, 坂上昇史, 新井隆景
  • 雑誌名: 日本流体力学会誌「ながれ」 27別 ページ: 80
• [雑誌論文] Growth and breakdown of low-speed streaks leading to wall turbulence (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Asai, Y. Konishi, Y. Oizumi, M. Nishioka
  • 雑誌名: Journal of Fluid Mechanics vol.586 ページ: 371-396
  • 査読あり
• [雑誌論文] Turbulence generator using a precessing sphere (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Goto, N. Ishii, S. Kida, M. Nishioka
  • 雑誌名: Physics of Fluids vol.19 ページ: 061705
  • 査読あり
• [学会発表] Effect of Incoming Boundary Layer Characteristics on Breakdown of Supersonic Streamwise Vortices for Supersonic Mixing (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Hayase, A. Kondo, S. Sakaue, T. Arai
  • 学会等名: Asian Joint Conference on Propulsion and Power 2010
  • 発表場所: 宮崎
  • 年月日: 20100304-20100306
• [学会発表] Effect of Expansion Ramp Angle on Supersonic Mixing using Streamwise Vortices (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Kondo, H. Hayase, S. Sakaue, T. Arai
  • 学会等名: 16th AIAA/DLR/DGLR International Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference
  • 発表場所: Bremen, Germany
  • 年月日: 20091019-20091022
• [学会発表] 乱流境界層オーバーラップ領域の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 西岡通男
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2009
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20090902-20090904
• [学会発表] 横方向汚染による超音速境界層の乱流遷移 (2009)
  • 著者名/発表者名: 樋上惠亮, 坂上昇史, 新井隆景, 西岡通男
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2009
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20090902-20090904
• [学会発表] 超音速ノズル境界層に生じるストリーク構造と横流れ不安定性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂上昇史, 堀井真吾, 新井隆景, 西岡通男
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2009
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20090902-20090904
• [学会発表] 超音速ノズル境界層に生じる横流れ不安定性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂上昇史, 堀井真吾, 新井隆景, 西岡通男
  • 学会等名: 第58回理論応用力学講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20090609-20090611
• [学会発表] 低速ストリークによって生じる撹乱の横方向汚染 (2009)
  • 著者名/発表者名: 林勇太, 坂上昇史, 新井隆景
  • 学会等名: 第46回日本航空宇宙学会関西・中部支部合同秋期大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2009-11-27
• [学会発表] 壁乱流のオーバーラップ層 (2008)
  • 著者名/発表者名: 西岡通男
  • 学会等名: 第43回「境界層遷移の解明と制御」研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20081002-20081003
• [学会発表] 高レイノルズ数における平板境界層の乱流摩擦 (2008)
  • 著者名/発表者名: 西岡通男
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2008
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 20080904-20080907
• [学会発表] 縦渦が導入された超音速混合場の濃度・質量流束変動測定 (2008)
  • 著者名/発表者名: 近藤暁, 坂上昇史, 新井隆景
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2008
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 20080904-20080907
• [学会発表] 流境界層の速度分布に関する考察 (2007)
  • 著者名/発表者名: 西岡通男
  • 学会等名: 第41回「境界層遷移の解明と制御」研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20071004-20071005
• [学会発表] 超音速境界層遷移の熱線計測 (2007)
  • 著者名/発表者名: 坂上昇史, 五十川康司, 新井隆景, 西岡通男
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2007
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20070806-20070808
• [学会発表] 二線式平行熱線流速計による空気・He超音速混合場の濃度・質量流束変動計測 (2007)
  • 著者名/発表者名: 近藤暁, 坂上昇史, 新井隆景
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2007
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20070806-20070808
• [学会発表] 超音速流中に置かれた楔翼面上の境界層剥離 (2007)
  • 著者名/発表者名: 楠亀拓也, 久保良介, 坂上昇史, 新井隆景
  • 学会等名: 第39回流体力学講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20070614-20070615
• [学会発表] 境界層に導入された縦渦対による乱流遷移に関する実験的研究 (2007)
  • 著者名/発表者名: 氏家正喜, 坂上昇史, 新井隆景
  • 学会等名: 第44回日本航空宇宙学会関西・中部支部合同秋季大会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2007-11-30
• [学会発表] 超音速キャビティ流の受動制御に関する研究 (2007)
  • 著者名/発表者名: 森岡朋大, 坂上昇史, 新井隆景
  • 学会等名: 第44回日本航空宇宙学会関西・中部支部合同秋季大会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2007-11-30
• [学会発表] 縦渦が導入された超音速混合場における燃料噴射の影響 (2007)
  • 著者名/発表者名: 近藤暁, 高橋寛隆, 坂上昇史, 新井隆景
  • 学会等名: 第44回日本航空宇宙学会関西・中部支部合同秋季大会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2007-11-30