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昨年度に引続き、乱流微粒化を支配する基礎過程の数値・実験・理論的研究を行った
(1) 数値的研究: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の直接数値シミュレーションの結果を詳細に解析し、コア流部で起きる微粒化が、先頭部で作られる擾乱を源とし、壁乱流型の不安定波と同じ発達過程を辿って起きることを明らかにした。従来乱流微粒化を支配する不安定性として専らケルビン・ヘルムホルツの不安定性が取り上げられてきたが、必ずしも根拠のある議論ではないことが判明した。
(2) 理論的研究:低速噴射液の定常分断状態を実現する自己不安定化ループの構築に成功し、これまでできなかった、実験室実験に現れる様々な分断様態の説明と分断長の理論的予測を可能にした。同様の考えを高速噴射液に適用し、幾つかの代表的な乱流微粒化レジームに対して、それを記述するモデルの構築を行った。
(3) 実験的研究:同軸噴射装置を製作し、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.気液速度差を一定に保ち、気体と液体の噴射速度を変化させた実験で、ノズル直近傍の流れ場を詳しく調べた結果、速度差が同じであれば、高速気流の剥離パターンが同じになることがわかった。剥離流が作る噴射液表面の変形が下流で起きる微粒化を定める。従来のケルビン・ヘルムホルツの不安定性を用いた説明が一見もっともらしく見えるのは、ここに原因があることが判明した。
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