噴流の自励振動を利用した燃料と空気の混合促進に関する研究

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エアーブリージングエンジンであるスクラムジェットエンジンの燃焼器には,後向きステップ後部の再循環領域内に燃料を噴出し火炎を保持するものがある.実用化へ向けた難題として,噴射された燃料と酸化剤である主流空気との混合過程の正確な把握が挙げられる.平成11年度は,基本的な現象の把握のために燃焼器形状(流路幅対スリット噴射口幅)が及ぼす再循環領域内流れ場の3次元性の解明に着目し,主流・噴流ともに非反応性を仮定した流れ場について,スリット噴射口を持つ燃焼器内部の二次元・三次元数値解析を行った.解析結果より、以下に示す結論を得た.1.下壁面上の流れについて,スリット噴射口と側壁の間に隙間がある場合には,再循環領域からの気体の流出により流路中央から側壁へ向かう流れが生じた.隙間を無くした場合には,間を抜ける流れを除去できたものの,三次元的な挙動は依然として観察された.2.再循環領域内の圧力について,スリット噴射口と側壁の間に隙間がある場合には,圧力は二次元流れ場よりも低く,隙間無しでは高くなった.隙間無しの場合には,流路幅の減少に伴って圧力が上昇したが,本研究ではその程度は小さく,最大5%程度のものであった.3.以上より,隙間を無くすことで流れ場の三次元性を完全に除去することはできないものの,再循環領域内圧力の定量的な比較により,その影響が小さいことがわかった.