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2023 年度 実績報告書

トワイマン・グリーン干渉計を用いた超小形超音速噴流の定量的可視化計測法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20K04290
研究機関北九州市立大学

研究代表者

仲尾 晋一郎  北九州市立大学, 国際環境工学部, 准教授 (40331029)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード噴流 / 圧縮性 / 衝撃波 / 定量化 / 可視化 / 干渉計 / 光学 / ジェット
研究実績の概要

・最終年度に実施した研究の成果
本年度は新しいことを行わず,補助事業の目的をより精緻に達成するための研究(追加(再現)実験の実施や学会参加,論文投稿など)を実施した.
・研究期間全体を通じて実施した研究の成果
本研究では複雑な超音速流れの特性を非接触・三次元的に高分解能で定量化することが目的である.簡単に言えば,流れ場を乱す計測器等を使用せず,流れ場の写真を撮影し画像処理するだけで,複雑な超音速の流れ場の任意の位置における密度値得るという事である.その結果,以下のような結果が得られた.
不足膨張状態の矩形ノズルからの噴流の近距離場において,衝撃波の詳細な構造が定量的に明らかにした.不足膨張状態の矩形先細ノズルからの噴流において噴流の中心軸に対して垂直な断面における密度場の形状は,ノズル出口から下流方向に向かうにつれて正方形からひし形に変化し,再び正方形へと変化する矩形亜音速噴流で観測されるようなアクシススイッチング現象を生じる.ただし,その現象の原因は噴流境界に発達するせん断層内部の渦構造に起因するのではなく,膨張波によって誘起される.
また,高アスペクト比の(つまり非常に細い2次元的な)矩形先細ノズルでは,先細ノズルであるのにもかかわらずノズル出口面でのマッハ数は1を超える.その場合,ノズル出口面の中心における流れのマッハ数は,NPR = 4.0の場合,およそ1.15であった.高アスペクト比の矩形先細ノズルの出口近傍の最初のショックセル内の膨張と圧縮の領域は,ジェットの外側の境界を除いて二次元の構造を示しているが,それ以降の下流のショックセルでは三次元の流れの特徴を示している.各ショックセル内の膨張領域のx方向の長さは下流ほど小さくなる.

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 13件)

  • [雑誌論文] Theoretical Study of Slightly Underexpanded Jets from Elliptical Nozzles2024

    • 著者名/発表者名
      ISLAM Muhammad Minarul、NAGATA Tatsuya、NAKAO Shinichiro、MIYAZATO Yoshiaki
    • 雑誌名

      TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES

      巻: 67 ページ: 32~39

    • DOI

      10.2322/tjsass.67.32

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Flow features of underexpanded microjets emerging from a round convergent nozzle2023

    • 著者名/発表者名
      Tashiro Tenta、Fukunaga Ryota、Utsunomiya Daisuke、Nakao Shinichiro、Miyazato Yoshiaki、Ishino Yojiro
    • 雑誌名

      Experiments in Fluids

      巻: 64 ページ: -

    • DOI

      10.1007/s00348-023-03603-0

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Study of Rectangular Underexpanded Microjets2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshimi Shota、Nakao Shinichiro、Miyazato Yoshiaki
    • 雑誌名

      Open Journal of Fluid Dynamics

      巻: 13 ページ: 122~131

    • DOI

      10.4236/ojfd.2023.132010

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Optical Measurements of Oscillating Shock Waves by High-Speed Mach-Zehnder Interferometry with the finite-fringe setting2023

    • 著者名/発表者名
      Takato Inadomi, Shinichiro Nakao, Yoshiaki Miyazato
    • 学会等名
      The 3rd British and Irish Conference on Optics and Photonics
    • 国際学会
  • [学会発表] RANS SIMULATIONS OF UNDEREXPANDED MICROJETS FROM SQUARE SUPERSONIC NOZZLES2023

    • 著者名/発表者名
      Ryuki Nishi, Ituki Morita, Shinichiro Nakao, Yoshiaki Miyazato
    • 学会等名
      The 33rd International Symposium on Transport, PaperNo.86
    • 国際学会
  • [学会発表] RANS SIMULATIONS OF SUPERSONIC FREE JETS FROM ROUND LAVAL NOZZLES2023

    • 著者名/発表者名
      H. UENO, S. NAKAO, Y. MIYAZATO
    • 学会等名
      The 33rd International Symposium on Transport, PaperNo.88
    • 国際学会
  • [学会発表] RANS SIMULATIONS OF TRANSONIC HALF DIFFUSER FLOWS2023

    • 著者名/発表者名
      M. OKAJIMA, T. YAMASHITA, S. NAKAO, Y. MIYAZATO
    • 学会等名
      The 33rd International Symposium on Transport, PaperNo.103
    • 国際学会
  • [学会発表] EXPERIMENTS OF TRANSONIC HALF DIFFUSER FLOWS WITH SHOCK WAVES2023

    • 著者名/発表者名
      T. YAMASHITA, M. OKAJIMA, S. NAKAO, Y. MIYAZATO
    • 学会等名
      The 33rd International Symposium on Transport, PaperNo.118
    • 国際学会
  • [学会発表] THREE-DIMENSIONAL FLOW VISUALIZATION OF RECTANGULAR UNDEREXPANDED MICROJETS BY TOMOGRAPHIC MACH-ZEHNDER INTERFEROMETRY2023

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshimi, S. Nakao and Y. Miyazato
    • 学会等名
      14th International ERCOFTAC Symposium on Engineering Turbulence Modelling and Measurements
    • 国際学会
  • [学会発表] THREE-DIMENSIONAL FLOW VISUALIZATION OF ELLIPTIC UNDEREXPANDED JETS BY TOMOGRAPHIC RAINBOW SCHLIEREN DEFLECTOMETRY2023

    • 著者名/発表者名
      T. Nagata, S. Nakao, Y. Miyazato
    • 学会等名
      14th International ERCOFTAC Symposium on Engineering Turbulence Modelling and Measurements
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical Study of Unsteady Transonic Diffuser Flows2023

    • 著者名/発表者名
      Masaki OKAJIMA, Takahiro YAMASHITA, Shinichiro NAKAO, Yoshiaki MIYAZATO
    • 学会等名
      The 34th International Symposium on Space Technology and Science, PaperNo.2023-e-06
    • 国際学会
  • [学会発表] Preliminary Experiments of Square Supersonic Microjets2023

    • 著者名/発表者名
      Ryuki NISHI, Itsuki MORITA, Shinichiro NAKAO, Yoshiaki MIYAZATO
    • 学会等名
      The 34th International Symposium on Space Technology and Science, PaperNo.2023-e-07
    • 国際学会
  • [学会発表] Fundamental Experiments of Unsteady Transonic Diffuser Flows2023

    • 著者名/発表者名
      Takahiro YAMASHITA, Masaki OKAJIMA, Shinichiro NAKAO, Yoshiaki MIYAZATO
    • 学会等名
      The 34th International Symposium on Space Technology and Science, PaperNo.2023-e-05
    • 国際学会
  • [学会発表] Preliminary Study of Flow Structure of Axisymmetric Supersonic Free Jets2023

    • 著者名/発表者名
      Hiromu UENO, Tomohiro MATSUDA, Ryota FUKUNAGA, Tenta TASHIRO, Shinichiro NAKAO, Yoshiaki MIYAZATO
    • 学会等名
      The 34th International Symposium on Space Technology and Science, PaperNo.2023-e-03
    • 国際学会
  • [学会発表] IV Measurement on Wake of Co-rotating Vortex Generator in Low-Speed Flat-Plate Boundary Layer2023

    • 著者名/発表者名
      Takumi SAKASHITA, Masato TAGUCHI, Masashi KASHITANI, Shinichiro NAKAO, Yoshiaki MIYAZATO, Kazuhiro KUSUNOSE
    • 学会等名
      The 34th International Symposium on Space Technology and Science, PaperNo.2023-e-09
    • 国際学会
  • [学会発表] Preliminary Experiments of Elliptic Underexpanded Sonic Jets2023

    • 著者名/発表者名
      Takumi SAKASHITA, Tatsuya NAGATA, Shinichiro NAKAO, Yoshiaki MIYAZATO
    • 学会等名
      The 34th International Symposium on Space Technology and Science, PaperNo.2023-e-04
    • 国際学会

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公開日: 2024-12-25  

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