Investigation of statistical pressure modulations in shock-turbulence interaction

冲击-湍流相互作用中统计压力调制的研究

• 批准号: 21J15243
• 负责人: 福嶋 岳
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J15243/
• 关键词: 衝撃波; 圧縮性流体力学; リーマン問題; 数値流体力学; 非定常; 衝撃波管

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。

The numerical analytical に つ い て は, yesterday's annual に Ming ら か と な っ た finite volume method に お け る blunt shock wave マ ッ ハ number 1.01 pay nearly faint impact shock wave の の the numerical analytical に お け る subject に し seaborne line, to improve the numerical analytical technique の を っ た. Method of finite volume method に お け る to construct に つ い て, 圧 れ shrinkage flow calculation に hiroo く use さ れ る MUSCL method に 気 flow れ の interface capture に use さ れ て い る THINC method を ハ イ ブ リ ッ ド し た gimmick を applicable を beg し 検 た. This technique で は weak impact shock wave calculation を 5 セ ル degree の number セ ル で catch え, weak shock wave calculation に have sharper で あ る こ と が shown さ れ た. そ の he 2 dimensional problem に つ い て も have sharper で あ る こ と が points か り, future の others 々 な れ field へ の expand が expect さ れ る な beneficial results ら が れ た. Party で, weak い moving shock wave と turbulence field の dry involved の the numerical analytical は, this study に よ っ て new た に Ming ら か と な っ た weak い mobile blunt shock wave calculation に お け る exception の 発 raw に よ っ て, very に う こ と が で き ず, conditions が different な る を reference in a previous study し た. Be 験 で は turbulence, strong shock wave - dry involved phenomenon に お け る blunt - adjustable shock wave phenomenon を understand す る た め, 1 yuan に nearly い に 単 purification し と た blunt shock wave velocity field の dry involved be 験 を polices to blunt shock wave tube に よ っ て be applied し た. Open space に お い て polices to blunt shock wave tube を actuation さ せ, strong shock wave tube tube か ら form さ れ る spherical shock wave と impact and shock wave formed by direction に し た steady suction 込 み field を dry involved さ せ た と こ ろ portraits, optical visualization on に お い て steady suction 込 み field pay close に お い て blunt shock wave front が に - shaped す る results ら が れ た. Party, induced さ れ る velocity field が 圧 force field を with う unsteady expansion に よ っ て induced さ れ る occasions, strong shock wave born - adjustable が じ な い こ と を confirm し た. こ れ は yesterday annual study representatives ら に よ っ て mention sing さ れ た velocity field dry involved に よ る blunt shock wave, low cut losses に お け る consistent theory と し た tendency で あ っ た. The また finite volume method による calculates で similar to the <s:1> phenomenon が confirms された. こ れ ら の results は turbulence が blunt shock wave surface に and ぼ す influence を モ デ ル change, be 験 検 card し た も の で あ り, future の engineering 応 with へ to け て important な results と な っ た.

项目成果

前方流速場nudgeによる衝撃波変調の実験

利用前向速度场微移的冲击波调制实验

• 发表时间: 2022
• 作者: 福嶋岳;重田直賢;Custodio Daniel;山口月;萩原淳;中村友祐;佐宗章弘
• 通讯作者: 佐宗章弘

衝撃波管におけるセロハン隔膜の細分化則と衝撃波形成への影響

激波管中玻璃纸隔膜的细分规律及其对激波形成的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 福嶋岳;萩原淳;中村友祐;佐宗章弘
• 通讯作者: 佐宗章弘

微弱衝撃波をシャープに捉えるハイブリッドMUSCL-THINC法

敏锐捕捉微弱冲击波的混合 MUSCL-THINC 方法

• 发表时间: 2022
• 作者: 福嶋岳;北村圭一;佐宗章弘
• 通讯作者: 佐宗章弘

弱い移動衝撃波の捕獲における数値的課題

捕获弱移动冲击波的数值挑战

• 发表时间: 2021
• 作者: 福嶋岳;北村圭一;佐宗章弘
• 通讯作者: 佐宗章弘

Petal formation law in a cellophane diaphragm subjected to a pressure difference

压力差作用下玻璃纸隔膜中的花瓣形成定律

• DOI: 10.1103/physreve.106.l043001
• 发表时间: 2022
• 期刊: PHYSICAL REVIEW E
• 影响因子: 2.4
• 作者: Gaku Fukushima ;Jun Hagiwara;Yusuke Nakamura ;and Akihiro Sasoh
• 通讯作者: and Akihiro Sasoh