超音速境界層の受容性に関する研究

超音速境界層の入射する振動マッハ波(音波)に対する受容性に関する基礎研究として,平成13年度は主に以下の研究を行った.(1)外乱の影響超音速風洞側壁に形成される乱流境界層から放射される振動マッハ波を,局所撹乱源から放射される微小撹乱としてポテンシャル流理論の解で表し,撹乱源の位置,スケールを変え,境界層の受容性に及ぼす影響を数値計算で調べた.境界層平板の前縁位置を撹乱源中心から引いたマッハ線上に置いた場合,撹乱源と反対側の境界層内では,どの場合でも固有撹乱が卓越することが確認されたが,撹乱源側の境界層では,撹乱源のスケールによって,固有撹乱が卓越する場合と強制撹乱が支配的になる場合のあることがわかった.また,固有撹乱は,前縁から約1/2波長程度でその生成が確認された.これは,固有撹乱が平板前縁近傍領域でどのように形成されているかを考える上で非常に重要な結果であるといえるが,固有撹乱の波長が境界層厚さに比べて長い(約10倍程度)ため,固有撹乱の形成されている位置を具体的に特定することは出来なかった.(2)マッハ数の影響主流マッハ数が4を越えると,境界層固有の撹乱は,T-S波動タイプから高次モードと呼ばれる撹乱が支配的になることが知られている.そこで,振動マッハ波による超音速境界層の受容性に及ぼすマッハ数および周波数の影響を,主流マッハ数4.5の流れ場で調べた.その結果,T-S波動,高次モードそれぞれの増幅率がほぼ最大となる周波数の振動マッハ波が前縁に入射する場合,撹乱源と反対側の境界層内で固有撹乱が支配的となることが確認された.

超音速境界層の入射する振動マッハ波(音波)に対する受容性に関する基礎研究として,平成13年度は主に以下の研究を行った.(1)外乱の影響超音速風洞側壁に形成される乱流境界層から放射される振動マッハ波を,局所撹乱源から放射される微小撹乱としてポテンシャル流理論の解で表し,撹乱源の位置,スケールを変え,境界層の受容性に及ぼす影響を数値計算で調べた.境界層平板の前縁位置を撹乱源中心から引いたマッハ線上に置いた場合,撹乱源と反対側の境界層内では,どの場合でも固有撹乱が卓越することが確認されたが,撹乱源側の境界層では,撹乱源のスケールによって,固有撹乱が卓越する場合と強制撹乱が支配的になる場合のあることがわかった.また,固有撹乱は,前縁から約1/2波長程度でその生成が確認された.これは,固有撹乱が平板前縁近傍領域でどのように形成されているかを考える上で非常に重要な結果であるといえるが,固有撹乱の波長が境界層厚さに比べて長い(約10倍程度)ため,固有撹乱の形成されている位置を具体的に特定することは出来なかった.(2)マッハ数の影響主流マッハ数が4を越えると,境界層固有の撹乱は,T-S波動タイプから高次モードと呼ばれる撹乱が支配的になることが知られている.そこで,振動マッハ波による超音速境界層の受容性に及ぼすマッハ数および周波数の影響を,主流マッハ数4.5の流れ場で調べた.その結果,T-S波動,高次モードそれぞれの増幅率がほぼ最大となる周波数の振動マッハ波が前縁に入射する場合,撹乱源と反対側の境界層内で固有撹乱が支配的となることが確認された.