| 研究概要 |
乱流微粒化を支配する基礎過程を調べる数値的,実験的および理論的研究をおこなった.
(1)数値的研究:連携研究により,JAXAに導入されたスーパーコンピュータを用い,高圧静止空気中に高速噴射した液体ジェットの先頭部で起きる微粒化過程の直接数値シミュレーションを行う機会を得た.この計算は,世界で初めて信頼できる精度で噴射液から噴霧が作られていく過程をシミュレートできたものである.予想通り,層流噴射しても,自励的に乱流微粒化状態が出現し,これまでのようにわからないことは全て噴射液が持つ乱流の性にして済ます研究態度がいかに無益なものでるか明白になった.
(2)実験的研究:高圧窒素ガス中に六フッ化イオウ液を噴射する実験により,液体ロケットエンジンの噴射要素で現れる噴射液の特徴的な微粒化状態を調べた.その結果,液糸の生成機構と液糸の分断機構の関係によって,噴射液の表面が超臨界状態にならなくても,表面が消失したときと同じ状態になることがわかった.この知見は,本研究が基礎においている液糸の分断に関する新しい概念があって初めて解明できたものである.また,微小重力実験により低速噴射液の分断特性に及ぼすノズルの効果について新しい重要な知見が得られた.
(3)理論的研究:直接数値シミュレーションにより,噴射液の不安定化,液糸生成,微粒化の過程を詳しく調べることができるようになったことより,流体力学的不安定化機構の理論的研究を開始し,その知見に基き計算結果の整理を行った.また,噴射液先頭部の微粒化特性をあきらにしてモデル化し,サブグリッドモデルおよび簡易噴霧計算モデルつくりのための準備を行った.
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