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

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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.