超音速ディフューザ内の疑似衝撃波の安定化および騒音低減法に関する実験的研究

大気吹出式超音速風洞を用いて、幅32mmで広がり半角2ﾟの二次元超音速ディフューザに生じる擬似衝撃波の先頭衝撃波の発生する領域の壁面の一部に開孔率約20%の多孔板と深さ20mmで長さ32mmのキャビティを伴うパッシブコントロールを適用し、擬似衝撃波の時間的平均位置の安定化および壁面圧力変動の発生に基づく騒音の低減を実験的に試みた。ただし、擬似衝撃波直前の主流マッハ数は2.10の一定値である。本研究によって得られた研究成果は次の通りである。1.擬似衝撃波の先頭衝撃波をパッシブコントロールし、10μsecの発光時間をもつマグネシウム電極のスパークシュリーレン法によって多数のシュリーレン写真を撮り、統計的に処理した結果、先頭衝撃波および先頭衝撃波後続の衝撃波群の振動振幅がかなり小さくなり、超音速ディフューザ内における擬似衝撃波の時間的平均発生位置がかなり安定化した。2.各衝撃波群の振動振幅は、先頭衝撃波が最も大きく、下流の衝撃波の振動振幅ほど小さくなる傾向があることがわかった。この結果、擬似衝撃波の振動の主な原因が先頭衝撃波足元の境界層のはく離点の不安性のためおこり、先頭衝撃波の振動が第二衝撃波以降の後続の衝撃波の振動に伝播していることが明らかになった。3.擬似衝撃波発生領域の壁面圧力変動を応答時間が約250kHzの超高感度圧力センサーにより測定した結果、パッシブコントロールにより擬似衝撃波領域の壁面圧力変動の二乗平均値がかなり小さくなり、振動周波数には数10Hz程度の顕著なピークが現われるようになることが明らかになった。

大気吹出式超音速風洞を用いて、幅32mmで広がり半角2ﾟの二次元超音速ディフューザに生じる擬似衝撃波の先頭衝撃波の発生する領域の壁面の一部に開孔率約20%の多孔板と深さ20mmで長さ32mmのキャビティを伴うパッシブコントロールを適用し、擬似衝撃波の時間的平均位置の安定化および壁面圧力変動の発生に基づく騒音の低減を実験的に試みた。ただし、擬似衝撃波直前の主流マッハ数は2.10の一定値である。本研究によって得られた研究成果は次の通りである。1.擬似衝撃波の先頭衝撃波をパッシブコントロールし、10μsecの発光時間をもつマグネシウム電極のスパークシュリーレン法によって多数のシュリーレン写真を撮り、統計的に処理した結果、先頭衝撃波および先頭衝撃波後続の衝撃波群の振動振幅がかなり小さくなり、超音速ディフューザ内における擬似衝撃波の時間的平均発生位置がかなり安定化した。2.各衝撃波群の振動振幅は、先頭衝撃波が最も大きく、下流の衝撃波の振動振幅ほど小さくなる傾向があることがわかった。この結果、擬似衝撃波の振動の主な原因が先頭衝撃波足元の境界層のはく離点の不安性のためおこり、先頭衝撃波の振動が第二衝撃波以降の後続の衝撃波の振動に伝播していることが明らかになった。3.擬似衝撃波発生領域の壁面圧力変動を応答時間が約250kHzの超高感度圧力センサーにより測定した結果、パッシブコントロールにより擬似衝撃波領域の壁面圧力変動の二乗平均値がかなり小さくなり、振動周波数には数10Hz程度の顕著なピークが現われるようになることが明らかになった。