光ヘテロダイン干渉法の活用による変調衝撃波の内部構造と状態量遷移過程との関係解明

利用光学外差干涉法阐明调制激波的内部结构与状态量转变过程之间的关系

• 批准号: 22K04533
• 负责人: 市原 大輔
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04533/
• 关键词: 衝撃波; 光ヘテロダイン干渉計; 光Doppler式速度測定; 衝撃波管; 光ドップラー式速度計

近年，超音速旅客機の実現に向けた動きが国内外にて活発化する中で，衝撃波の発生に起因する空力性能の低下を改善すべく，衝撃波面の変調とそれに伴う状態量(密度・圧力・エントロピーなど)変化に関する深い理解が求められている．そこで本研究では衝撃波内部における粒子間衝突を介したエネルギー散逸課程に注目する．今年度は申請者の提案する光ヘテロダイン干渉法を応用した密度場の非定常測定手法に関して、衝撃波管内に発生する平面衝撃波背後の密度場測定に取り組み本提案原理の実証実験を展開した。衝撃波管内にファイバーレーザー光を導入し平面衝撃波がレーザー光を通過する際の屈折率変化量を光Doppler式速度計で測定する。実験に先立ちレーザービーム径の空間変化をビームプロファイラで取得した。コリメートレンズを通過したレーザービームは約600nmのビーム径(1/e2)を200mmにわたって維持していることが分かった。衝撃波管は62mmx62mmの矩形流路を有していることを考えると測定領域全体にわたって一様なビーム径が期待できる。次に、実際に平面衝撃波を発生させ衝撃波通過に伴う屈折率変化量を取得した。測定には広帯域オシロスコープを用い時間分解能0.65マイクロ秒を達成している。光Doppler式速度計による見かけの速度は最大で5.0m/sであった。見かけの速度は屈折率の時間変化率に比例しおおよそ80.6s-1に対応する。さらに、Gladstone-Daleの式に基づくと密度の時間変化率350g/cm3/sが得られる。衝撃波の伝搬速度と前述のレーザービーム径とから600nmのレーザービームを横切るのに要する時間を算出し上記密度の時間変化率を積分した結果、表撃破の通過による密度増加量は約0.17kg/m3と算出される。これは衝撃波管の関係式から見積もられる密度変化量とよく一致しており本提案手法の妥当性が示された。

In recent years, the emergence of supersonic passenger aircraft has been actively promoted both domestically and internationally, and its causes and improvements in low aerodynamic performance have been addressed.べく, the state quantity of the impact wave surface is adjusted and the state quantity (density, pressure force, and エントロピーなど) is changed and the depth is understood and the request is made. This study focuses on the collision between particles within the impulse wave and the dispersion course. This year's applicant's proposal is based on the unsteady measurement method of the density field using the unsteady measurement method of the light field. The principle of this proposal is based on the measurement of the density field behind the planar shock wave inside the shock wave tube and the demonstration of the principle of this proposal. The plane impulse wave light introduced into the impulse tube is measured by the refractive index changer light Doppler type speedometer.実験に ちレーザービーム道のSpace ChangingをビームプロファイラでGet it.コリメートレンズをpass したレーザービームは approximately 600nmのビームDiameter (1/e2)を200mmにわたってmaintenanceしていることが分かった. The impulse wave tube has a rectangular flow path of 62mmx62mm and has a long-lasting measurement range. The secondary and 実 plane impulse waves are generated and the impulse waves are obtained through the refractive index change. The time resolution of the measured には広帯区オシロスコープを can be achieved by 0.65 マイクロ second. The speed of the light Doppler type speedometer is up to 5.0m/s. See かけのspeed はreflection rate のtime changing rate にratio しおおよそ80.6s-1に対応する.さらに、Gladstone-Dale type にbased づくとdensity time change rate 350g/cm3/sが得られる. The moving speed of the wave is the same as the diameter of the aforementioned wave and the diameter of 600nm is calculated. The above-mentioned density time change rate and integration result are calculated based on the density increase amount of approximately 0.17kg/m3 based on the table. The relational expression of the impulse wave tube is the same as the density change quantity and the consistency of the proposed method is the validity of the proposed method.