Shock Wave Moderation by Fore-Flow Nudge: Proof of Principle and Applications

通过前流微推调节冲击波：原理和应用证明

基本信息

批准号：
21H04589
负责人：
佐宗章弘
金额：
$ 27.12万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

対向衝撃波管を利用し、衝撃波管内に導入した噴流と衝撃波との干渉実験を行った。当初噴流導入のために圧力溜と接続した電磁弁を用いたが、流量不足のために効果が限定的だった。次に、手動バルブにより準定常流を形成し、衝撃波との干渉を観測したところ、有意な効果が得られた。ただし、準定常噴流形成による圧力場変動の影響が大きく、理論的に予測されるまでの効果を得るには至らなかった。次に、対向衝撃波管の片側の駆動部で膨張波扇を発生させ前方流速誘起を試みたが、同時に静圧も低下するため、想定したnudge効果を得るには至らなかった。以上の結果を踏まえて、縮流部を持つ試験部を考案し、今後の実験の準備につなげた。また、名古屋大学飛行性能評価風洞を用いて乱流衝撃波干渉における前方流速の影響を調査した。風洞出口に設置した格子により乱流を生成し、横方向から球面衝撃波を入射・伝播させた。流れ方向と流れに逆行する方向に伝播する衝撃波の強度に変化は見られなかった。直接数値計算において乱流と干渉した垂直衝撃波面の変形に関する解析を行った。さらに、本研究のターゲットとなる非常に弱い衝撃波（マッハ1.01）の数値計算において，従来のMUSCL法でなく，これに界面シャープニング技術THINCを組み合わせる事で対処可能である事を実証した．更には副次的な成果として，衝撃波以外の不連続面を安価にシャープに捉えられる事を示した．衝撃波現象の３次元可視化実験について、従昨年度までに多方向同時計測システムを改良し，φ100mm，流れ方向210mmの領域における計測が可能となった．これを用いて衝撃波管開口端部から放出された初期衝撃波マッハ数1.05の衝撃波ならびに衝撃波と噴流との干渉場を計測し，比較的弱い衝撃波面の計測も可能であることを確認した。

使用相对的冲击管，在引入冲击管和冲击波的射流之间进行了一个干扰实验。最初，使用与压力箱连接的电磁阀用于引入射流，但由于缺乏流速，其效果受到限制。接下来，通过手动阀形成准稳态流，观察到了冲击波的干扰，从而产生了显着影响。但是，由准稳态喷射的形成引起的压力场波动的影响很大，并且没有实现理论预测的效果。接下来，在相对的冲击管的一侧产生了一个膨胀波风扇，以诱导向前的流速，但与此同时，静压也降低了，并且没有达到预期的轻推效应。基于上述结果，我们设计了一个带有缩回流动部分的测试部分，从而为将来的实验做准备。此外，使用Nagoya University的飞行绩效评估，研究了前进速度对湍流冲击波干扰的影响。在风洞出口处安装的光栅会产生湍流，从而导致球形冲击波从侧向进入并传播。在冲击波的强度沿与流动相反的方向传播的强度未观察到任何变化。在直接的数值计算中对干扰湍流的垂直冲击波前的变形分析。此外，我们证明了在极弱的冲击波（Mach 1.01）的数值计算中，这是这项研究的目标，可以通过结合界面锐化技术，而不是传统的MUSCL方法来处理它们。此外，作为次要结果，它表明，除冲击波以外的其他不连续性可以廉价和敏锐地捕获。至于冲击波现象的三维可视化实验，截至去年，多个方向同时测量系统得到了改善，从而可以在φ100mm和流动方向210mm中进行测量。这用于测量从冲击管的开口端排出的电击波和射流之间的初始冲击波马赫数和射流之间的干扰场，并确认可以测量相对较弱的冲击波前线。