非接触測定法による垂直衝撃波/境界層干渉内部流れの三次元非定常構造に関する研究

非接触测量法研究垂直激波/边界层干涉内流三维非定常结构

• 批准号: 13750146
• 负责人: 半田 太郎
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750146/
• 关键词: レーザー誘起蛍光法; LIF; 超音速流れ; 衝撃波; 境界層

超音速内部流中にある垂直衝撃波が境界層と干渉すると流れは複雑な三次元構造となる.このような流れの三次元性は超音速空気取入口(インテーク)、スクラムジェットエンジン分離部,回転翼列,工場配管系など多くの流体機器でみられ,機器の性能にとって好ましくない.したがって,流れの三次元構造を把握することにより適切な流れの制御法が確立されると考えられるが,垂直衝撃波と境界層の干渉にともなう超音速内部流れの三次元構造わかっていないのが現状である.これは,超音速内部流れを従来のプローブを挿入する測定方法では流れを著しく乱してしまうためである.本研究では非接触測定法であるレーザー誘起蛍光法により上述の流れを測定し,流れの三次元構造の解明を目的とする.これまでに以下の結果が得られている.(1)レーザー誘起蛍光法で計測した流れの三次元マッハ数分布はナビエ・ストークス方程式を支配方程式とした数値シミュレーションにより得られた三次元マッハ数と良く一致した.(2)超音速流れにおける非接触三次元計測法を確立した.(3)垂直衝撃波と境界層の干渉により流れは極めて複雑な三次元構造になる.(4)流れの三次元性は互いに隣り合うダクト壁面上の分枝衝撃波がコーナー部で複雑に干渉するために引き起こされる.この衝撃波構造をモデル化し,流れの現象を理論的に説明することができた.

当超音速内流中的垂直冲击波会干扰边界层时，流程变成了复杂的三维结构。在许多流体设备（例如超音速进气（进气），Scramjet发动机分离器，转子级联和工厂管道系统等许多流体设备中，这种流量的三维性都可以看到，并且不利于设备的性能。因此，人们认为可以通过了解流动的三维结构来确定适当的流控制方法，但是目前的情况是由于垂直冲击波和边界层之间的干扰而导致的超音速内流的三维结构尚不清楚。这是因为超音速内流插入探针的常规测量方法将显着破坏流动。在这项研究中，激光诱导的荧光是一种非接触式测量方法。上述流量通过光学方法测量，目的是阐明流量的三维结构。到目前为止，已经获得以下结果。 （1）通过激光诱导的荧光测得的流量的三维马赫数分布与使用Navier-Stokes方程作为控制方程获得的数值模拟获得的三维马赫数非常吻合。 （2）已经建立了一种非接触式三维测量方法。 （3）由于垂直冲击波和边界层的干扰，流程非常复杂。 （4）流动的三维性是由在拐角处相邻管道壁上分支冲击波的复杂干扰引起的。可以对这种冲击波结构进行建模，并理论上解释了流动现象。

项目成果

半田太郎: "感圧塗料の温度依存性の評価"可視化情報. 21・1. 303-306 (2001)

半田太郎：“压敏涂料的温度依赖性评价”可视化信息21・1（2001）。

半田太郎: "LIF法による垂直衝撃波/境界層干渉内部流れの三次元構造の解明"日本機械学会講演概要集. 01・3. 48-48 (2001)

半田太郎：“利用LIF法阐明垂直冲击波/边界层干涉内流的三维结构”日本机械工程师学会讲座摘要01/3（2001）。