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2011 年度 実績報告書

擬似衝撃波による混合促進機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20360081
研究機関東北大学

研究代表者

升谷 五郎  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20271869)

研究分担者 滝田 謙一  東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (80282101)
河内 俊憲  東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (40415922)
キーワード圧縮・非圧縮流 / 擬似衝撃波 / 燃料噴射 / 乱流混合 / レーザー計測 / Large Eddy Simulation
研究概要

擬似衝撃波を伴う流れに噴射を行った場合の,速度3方向成分をステレオPIV(粒子画像速度計)で測定した。擬似衝撃波なし及び3つの擬似衝撃波位置について,平均速度,速度変動強度,レイノルズ応力の分布を求め,擬似衝撃波の発生によって,壁に近い周囲の部分,特に断面のコーナー部の変動が著しく強まること,噴流周囲の変動も強まり減衰し難くなることが分かった。しかし,擬似衝撃波が一方的に噴流に影響するのでなく,噴射を行うことによって,噴射孔に隣接するコーナー部の変動強度が抑制される現象も見出された。また,各速度成分の変動強度を比較すると,流路断面内の2成分はほぼ同じ大きさであるが,主流方向成分はそれらの3~5倍の大きさを持っており,通常の境界層に比べて著しく非等方的である。速度変動の各成分間の2点空間相関を比較すると,容易な相関を持つ領域は擬似衝撃波の発生により大きく広がる。また,噴流の側方からコーナー部に繋がるΛ型の相関領域が見出された。数値シミュレーションでは,周囲の壁全てについてRescaling modelを適用し適切な流入境界条件を与え,出口の壁圧を指定することによって,流路内に擬似衝撃波を発生させた。噴射状態のシミュレーションを行うには至らなかったが,擬似衝撃波発生時の流れ場について,計算で求めた平均及び変動圧力とそのスペクトル,シュリーレン画像,並びに平均及び変動速度とその空間相関は,実験結果と定性的によく一致した。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (9件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Mean and Turbulent Velocity Field for Jet Injected into Supersonic Flow with Pseudo-Shock Wave2012

    • 著者名/発表者名
      B.Choi, K.Takae, T.Kouchi, G.Masuya
    • 雑誌名

      Journal of Propulsion and Power

      巻: (未定)(掲載決定)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical Study on the Turbulent Structure of Transverse Jet into Supersonic Flow2011

    • 著者名/発表者名
      J. Watanabe, T. Kouchi, K. Takita, G. Masuya
    • 雑誌名

      AIAA Journal

      巻: 49 ページ: 2057-2067

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of fuel injection location on a plasma jet assisted combustion with a backward-facing step2011

    • 著者名/発表者名
      C.-H.Kim, I.-S.Jeung, B.Choi, T.Kouchi, K.Takita, G.Masuya
    • 雑誌名

      Proceedings of the Combustion Institute

      巻: 33 ページ: 2375-2382

    • DOI

      10.1016/j.proci.2010.07.057

    • 査読あり
  • [雑誌論文] プラズマジェットで支援された超音速燃焼場に対する擬似衝撃波形成の影響に関する研究2011

    • 著者名/発表者名
      渡部潤也, 滝田謙一
    • 雑誌名

      日本航空宇宙学会論文集

      巻: 59 ページ: 27-33

    • 査読あり
  • [学会発表] Correlation between Hypermixing and Fuel Injection Locations2012

    • 著者名/発表者名
      C.-H.Kim, I.-S.Jeung, B.Choi, T.Kouchi, G.Masuya
    • 学会等名
      17^<th> AIAA International Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference
    • 発表場所
      米国サンフランシスコ市
    • 年月日
      20120411-20120414
  • [学会発表] LESを用いた擬似衝撃波の3次元構造及び非定常挙動の解析2012

    • 著者名/発表者名
      イ サンウク, 渡部潤也, 河内俊憲, 升谷五郎
    • 学会等名
      日本航空宇宙学会北部支部2012年講演会・第13回再使用型宇宙推進系シンポジウム
    • 発表場所
      室蘭市
    • 年月日
      20120315-20120316
  • [学会発表] エジェクタジェットの二次燃焼効率改善を目指したPIVによる速度場計測2012

    • 著者名/発表者名
      野島清志, 河内俊憲, 升谷五郎, 富岡定毅
    • 学会等名
      日本機械学会東北支部第47期総会講演会
    • 発表場所
      仙台市
    • 年月日
      2012-03-13
  • [学会発表] 超音速水素噴流の乱流燃焼過程のLES解析2011

    • 著者名/発表者名
      渡部潤也, 河内俊憲, 滝田謙一, 升谷五郎
    • 学会等名
      第49回燃焼シンポジウム
    • 発表場所
      横浜市
    • 年月日
      20111205-20111207
  • [学会発表] Spatial Correlations of Velocity Fluctuation in a Supersonic Flowfield with Transverse Injection2011

    • 著者名/発表者名
      S.Uramoto, T.Kouchi, G.Masuya
    • 学会等名
      Eighth International Conference on Flow Dynamics
    • 発表場所
      仙台市
    • 年月日
      20111109-20111111
  • [学会発表] Turbulence Induced by Transverse Injection and Pseudo-Shock Wave in Supersonic Flow2011

    • 著者名/発表者名
      G.Masuya, B.Choi, K.Takae, T.Kouchi
    • 学会等名
      20^<th> International Symposium on Air Breathing Engines
    • 発表場所
      スウェーデン ヨーテボリ市
    • 年月日
      20110911-20110916
  • [学会発表] Large-Eddy Simulations of Hydrogen and Ethylene Injected into Supersonic Crossflow2011

    • 著者名/発表者名
      J.Watanabe, T.Kouchi, K.Takita, G.Masuya
    • 学会等名
      47^<th> AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit
    • 発表場所
      米国サンディエゴ市
    • 年月日
      20110731-20110804
  • [学会発表] Effect of Fuel Injection Locations with a Hyper Mixer in Supersonic Combustion2011

    • 著者名/発表者名
      C.-H.Kim, I.-S.Jeung, B.Choi, T.Kouchi, G.Masuya
    • 学会等名
      47^<th> AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit
    • 発表場所
      米国サンディエゴ市
    • 年月日
      20110731-20110804
  • [学会発表] Large-Eddy Simulations of Fuel Mixing Using Streamwise Vortices in Supersonic Flow2011

    • 著者名/発表者名
      J.Watanabe, K.Takita, T.Sunami
    • 学会等名
      28^<th> International Symposium on Space Technology and Science
    • 発表場所
      沖縄県宜野湾市
    • 年月日
      20110606-20110610
  • [備考]

    • URL

      http://www.scrj.mech.tohoku.ac.jp

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公開日: 2013-06-26  

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