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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。

The shock wave is introduced into the shock wave tube by means of a directional shock wave tube. When the jet is introduced, the pressure is reduced, and the electromagnetic function is used, and the flow rate is insufficient. Second, the manual operation of the quasi-steady flow, shock wave interference, measurement, and intentional results are obtained. The influence of pressure field variation on the formation of quasi-steady jet flow is large and theoretical. The expansion wave fan is generated at the moving part of the secondary and opposite shock wave tubes, and the flow velocity is induced at the same time. The results of the above are as follows: Investigation of the effects of turbulence on forward velocity in Nagoya University Flight Performance Evaluation Wind Tunnel Wind tunnel exit settings: lattice turbulence generation, lateral spherical shock wave incidence, propagation The direction of the flow is reversed, and the intensity of the shock wave is reversed. Direct numerical calculation of turbulence and analysis of vertical shock waves In this paper, we study the numerical value calculation of the very weak shock wave (1.01), and the MUSCL method. In addition to the secondary results, the shock wave is not connected to the surface. 3D visualization of shock wave phenomena is possible in areas with a diameter of φ100mm and a flow direction of 210 mm. The initial shock wave with a Mach number of 1.05 emitted from the open end of the shock wave tube was used to measure the dry field of the shock wave and jet. This may be confirmed by the measurement method of the relatively weak shock wave surface.