極超音速衝撃波管を用いるマッハ数20の衝撃波背後の実在気体効果に関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10044119
• Research Category: Grant-in-Aid for international Scientific Research
• Section: Joint Research .
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 高山 和喜 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (40006193)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 姜 宗林 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (50261467) ; 佐宗 章弘 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (40215752) ; SISLIAN Jean トロント大学, 航空宇宙研究所, 教授
• Keywords: 衝撃波管 / ホログラフィー法 / デトネーション / 実在気体効果 / 急速開口弁 / フーリエ縞解析 / 極超音速流れ

Research Abstract

宇宙船の大気圏再突入に関する高温極超音速流れの研究では、空気の実在気体効果の解明が重要な研究課題となる。本研究はトロント大学から移設した60mmx150mm無隔膜衝撃波管を、デトーネーション駆動に変換して、マッハ数20までの平面衝撃波をよい再現性で発生させて、その背後および境界層中に現れる空気の振動励起、解離、電離さらに輻射現象などの実在気体効果を実験的に明らかにする。数値シミュレーション法との対比を目指して、二重露光ホログラフィー干渉計法を用いた計測を行った。得た結果を要約すれば:
(1) デトネーション駆動衝撃波管の点火過程を知るために、理論当量比の酸水素混合気中の爆轟波駆動衝撃波がデトネーション波への遷移を実験的に定量的に明らかにした。
(2) デトネーション波の衝突でピストンが急速開口する過程を数値的に明らかにした。
(3) 三次元的な衝撃波の挙動を散乱光を物体光とするホログラフィー干渉計法で計測することに成功し、その成果をの一部をモスクワで開催された第22回国際高速度写真フォトニクス国際会議で、トロント大学の共同研究者と発表した。
(4) デートネーション駆動衝撃波管の計測に関して、有限干渉縞をフーリエ縞解析するシステムを確立した。これは、現在進めている位相変位ホログラフィー法の縞解析法の確立を目指す準備として重要な研究の進展である。

Research Products

• [Publications] 小松 真、高山 和喜: "デトネーションの発生に対する微小飛散物の影響に関する実験的研究" 平成10年度衝撃波シンポジウム講演論文集. 97-100 (1999)
• [Publications] 姜 宗林、高山 和喜: "デトネーション衝撃波管の駆動方式に関する研究" 平成10年度衝撃波シンポジウム講演論文集. 639-642 (1999)
• [Publications] K.Takayama,E.Timofeev P.Voinovich,J.Sislian: "Holographic Interferometric and Numerical Visualization of Three-Dimensional Unsteady Shock Wave Interactions" 23rd Int.Congress on high-Speed Photography and Photonics.