高速渦輪の運動による衝撃波発生とその放射音

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衝撃波と渦の相互干渉によって生ずる現象、および渦運動によって発生する音や衝撃波を調べることが目的である。渦は衝撃波管によって生成した軸対称で安定な渦輪を用いた。生ずる現象は、色素レ-ザ-を光源とするシャド-グラフ法で可視化し、時間を追って写真観測することによって、現象の時間的変化を逐次記録した。実験は、1.後流ジェットを伴う渦輪と球面状に広がって伝播してきた衝撃波との相互干渉、および後流ジェットの少ない渦輪と球面状衝撃波との相互干渉現象、2.平面波的な衝撃波と渦輪の干渉現象、3.ジェットを伴う渦輪同志の正面衝突によって生ずる渦輪の形状変化と衝撃波または音の放射、以上についてそれぞれ行った。得られた知見は以下のようである。1.渦輪に接近した球面衝撃波は、渦輪の前面に遮られて進行が鈍り、その部分は他の衝撃波面より遅れて渦輪内を通過する。渦核に入射した波面は渦内に巻き込まれる。巻き込まれた波は、その断面が渦核を中心とする円形状の波面となって広がっていく。2.ノズルから放出されたばかりのまだ球面波に広がっていない平面衝撃波に、進行してきた渦輪が衝突する場合には、衝撃波は渦輪中を通過して行くが通過後の波面には乱れが生じている。この乱れは時間と共に拡大して、いろいろな波を生じて崩壊して行く。このように、渦輪との干渉に対しては、前述の球面波となった衝撃波の方が安定している。また両場合とも相互作用した渦輪の形状には殆ど変化はみられない。3.ジェットを伴う渦輪同志が正面衝突する場合、互いの渦面が近づくと急激に渦輪半径が増大する。そして衝撃波と同程度の強い波が、両渦輪の渦核を結んだ形で生じる。