2004 Fiscal Year Annual Research Report
超音速内部流れにおける衝撃波と乱流境界層の非定常干渉現象の解明と制御
| Project/Area Number |
16360083
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Muroran Institute of Technology |
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Principal Investigator |
杉山 弘 室蘭工業大学, 工学部, 教授 (70002938)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
溝端 一秀 室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (00271875)
新井 隆景 室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (10175945)
湊 亮二郎 室蘭工業大学, 工学部, 助手 (20360969)
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| Keywords | 擬似衝撃波 / 衝撃波と境界層の干渉 / 超音速内部流動 / せん断力感応液晶 / 極超音速空気吸込み式エンジン / 超音速インテーク |
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| Research Abstract |
管路やダクト、インテーク内で超音速流が亜音速流に減速する際に発生する衝撃波は、壁面境界層と干渉し、いわゆる擬似衝撃波(pseudo-shock wave)となる。この擬似衝撃波現象に関する研究は、次世代型極超音速空気吸込み式エンジンのインテークや分離部(isolator)、各種高圧ガス配管系内の超音速流れ現象の解明と制御に関連し、重要である。本研究の目的は、擬似衝撃波内のはく離現象、高マッハ数流れの場合の非対称流れ現象、擬似衝撃波の振動現象の解明を、実験的および数値解析的に行うことである。
研究の初年度である平成16年度においては、次のような研究成果を挙げた。
まず、本科学研究費補助金で、デジタルハイスピードカメラ(2000コマ/秒)を導入し、正方形ダクト内に発生させたマッハ2および4擬似衝撃波の振動現象の予備的観察を行った。次に、せん断力感応液晶を用い、擬似衝撃波内の壁面せん断応力分布の定性的な観測を行うと共に、擬似衝撃波内の壁面圧力変動特性を明らかにした。具体的には、以下の諸点を明らかにした。
(1)マッハ2および4擬似衝撃波を正方形ダクトの上流、中流、下流に発生させ、マッハ4擬似衝撃波の構造を、シュリーレン写真観察により、明らかにした。また、ハイスピードカメラでマッハ4擬似衝撃波の振動現象の様相を捉えた。
(2)マッハ4擬似衝撃波が発生している正方形ダクト内の側壁、及び上・下壁面に働くせん断応力分布を、せん断力感応液晶により可視化し、明らかにした。
(3)マッハ2および4擬似衝撃波の振動に伴うダクト壁面圧力変動を、圧力変換器で捉え、その特性を明らかにした。
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Research Products
(6 results)
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[Journal Article] Numerical and Experimental Study of the Mach 2 Pseudo-Shock Wave in a Supersonic Duct2004
Author(s)
Sun, L.Q., Sugiyama, H., Mizobata, K., Hiroshima, T., Tojo, A.
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Journal Title
Proceedings of 24^<th> International Symposium on Shock Waves, Beijing, China, July 11-16, 2004 Volume 1
Pages: 487-492
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[Journal Article] Study on Supersonic Internal Flows with Pseudo-Shock Wave2004
Author(s)
Sugiyama, H., Mizobata, K., Minato, R., Tojo, A., Muto, Y.
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Journal Title
Proceedings of First International Conference on Flow Dynamics, November 11-12, Sendai, Japan
Pages: OS-11
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