研究課題
本年度は昨年度に引き続き，PIV・PLIFの同時計測実験を行い，実験データの追加を行った．本年度は特に噴射ガスの分子量の違いに着目し，噴射ガスとしてヘリウム（水素燃料模擬ガス）を用いた実験を行った．その結果ヘリウム噴射の場合，噴流モル濃度や主流方向速度が同じ計測断面でも，空気噴射（炭化水素系燃料模擬ガス）に比べて2倍程度高いことが分かった．またヘリウム噴射では主流空気を噴流内に巻き込みにくい噴流形態となることが分かった．乱流拡散流束の値は，ヘリウム噴射では主流・高さ・スパン方向3成分とも，空気噴射に比べて大きくなることが分かった．特にヘリウム噴射の場合，噴流外縁における主流方向流束が非常に大きな正の値となっており，空気噴射の場合と定性的に異なることが分かった．他方で高さ・スパン方向の拡散流束は，その値自体は大きくなるが，空気噴射の場合とその分布の傾向は定性的に同じになることが分かった．またこれら結果をLESを使った数値計算結果と比較したところ，空気噴射のときと同様，定性的に分布の傾向が一致していることが分かった．これらデータ取得に加え，昨年度取得した擬似衝撃波が形成された流れ場における実験データの詳細な解析を行った．その結果，超音速流中における乱流拡散流束の分布の傾向と比較して，全体的にその値の絶対値が大きくなること，またその分布の領域が広がることが分かった．他方で分布の仕方等の定性的な傾向は変化がないことも分かった．本年度はこれらデータ取得に加え，全てのデータを統一的に解析し，超音速流中の混合メカニズムの解明を試みた．その結果，噴流の大分の領域で現在，乱流モデル等に用いられている勾配拡散モデルが適用できることを明らかにした．他方で噴流のごく近傍では，この勾配拡散モデルが適用できないことも明らかとなり，噴流近傍における詳細なデータ取得，およびその解析の必要性を明らかにした．
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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Journal of Propulsion and Power
巻: 29 (3) ページ: 639-647
10.2514/1.B34524
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APISAT2013
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