Investigation of statistical pressure modulations in shock-turbulence interaction

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数値解析については、昨年度に明らかとなった有限体積法における衝撃波マッハ数1.01付近の微弱衝撃波の数値解析における課題に対し、数値解析手法の改善を行った。有限体積法における再構築法について、圧縮性流れ計算に広く使用されるMUSCL法に気液流れの界面捕獲に使用されているTHINC法をハイブリッドした手法を適用を検討した。本手法では微弱衝撃波計算を5セル程度の数セルで捉え、微弱衝撃波計算に有効であることが示された。その他2次元問題についても有効であることが分かり、今後の様々な流れ場への展開が期待される有益な結果が得られた。一方で、弱い移動衝撃波と乱流場の干渉の数値解析は、本研究によって新たに明らかとなった弱い移動衝撃波計算における異常解の発生によって、十分に行うことができず、条件が異なる既往研究を参照した。実験では、衝撃波－乱流干渉現象における衝撃波変調現象を理解するため、1次元に近い系に単純化した衝撃波と流速場の干渉実験を対向衝撃波管によって実施した。開放空間において対向衝撃波管を作動させ、衝撃波管管端から形成される球状衝撃波と衝撃波進行方向に形成した定常吸込み場を干渉させたところ、光学可視化画像上において定常吸込み場付近において衝撃波が前方に変形する結果が得られた。一方、誘起される流速場が圧力場を伴う非定常膨張によって誘起される場合、衝撃波変調が生じないことを確認した。これは昨年度研究代表者らによって提唱された流速場干渉による衝撃波低減・消失現象における理論と一致した傾向であった。また有限体積法による計算でも同様の現象が確認された。これらの結果は乱流が衝撃波波面に及ぼす影響をモデル化・実験検証したものであり、今後の工学応用へ向けて重要な結果となった。