振動マッハ波による超音速境界層の受容過程に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14750722
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 坂上 昇史 大阪府立大学, 工学研究科, 助手 (70244655)
• Keywords: 超音速翼境界層 / 境界層の受容性 / 境界層の不安定性 / 層流維持制御 / 乱流遷移 / 振動マッハ波 / T-S波動 / 振動Stokes層

Research Abstract

平成15年度は主に以下の研究を行った.
超音速境界層の乱流遷移の観察・変動計測
風洞実験により超音速境界層の受容過程を調べることが困難である理由の1つは計測器の制約である.例えば,熱線流速計は数100kHzの周波数応答を持ち超音速流中の変動計測に適しているが,定量的な計測には校正が不可欠であり,超音速境界層流では亜音速流に比べて幅広い速度(流量)域に対して校正作業を行う必要があるため,校正されずに用いられることが多く,その場合,スペクトル解析によって変動の周波数特性は得られるが,変動実効値などの定量的な結果が得られていない.また,層流境界層は乱流境界層に比べて薄く,どんなに小さなプローブを用いた場合でも流れ場に対する影響は無視できない.
そこで,熱線流速計の校正法を確立し,超音速流中の変動の定量的な計測を行うとともに,熱線流速計を用いることが困難である流れに対し,PIVあるいはシュリーレン法等による可視化によって超音速境界層中の変動や乱流遷移を定量的に計測することを試みた.その結果,シュリーレン法によって得られる可視化画像から流れ場の密度勾配分布および密度分布に関する定量的な計測が,境界層流れの場合には,さらに速度分布の定量計測が可能であることが示された.この結果は,主に平均流に関するものであるが,フラッシュランプによる瞬間画像(発光時間:180nsec)から,変動に関する情報も得られる可能性が示唆されており,非常に有望な結果であると言える.

Research Products

• [Publications] 坂上昇史, 西岡通男, 中村行博, 宮地徳蔵: "超音速境界層遷移のシュリーレン法による観察"日本流体力学会誌「ながれ」. 22別冊. 354-355 (2003)
• [Publications] 坂上昇史, 駒田和也, 西岡通男: "シュリーレン光学系による超音速乱流境界層の定量計測"日本流体力学会誌「ながれ」. 23・1(掲載決定). (2004)