仰角を有する円錐体上の3次元的衝撃波反射における反射形態の空間的遷移

三维激波在具有仰角的锥体上反射时反射形式的空间转变

• 批准号: 08750213
• 负责人: 坂村 芳孝
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Toyama Prefectural University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750213/
• 关键词: 衝撃波; 正常反射; マッハ反射; フォン・ノイマン反射; 遷移; 円錐体; 可視化; 3次元流れ

固体壁による衝撃波反射現象の解明は,衝撃波が発生するような高速流動を取り扱う流体機械の高効率化を図るときの重要な課題の1つとなっており,これまでにも数多くの研究が行なわれてきた.しかし,従来の研究の多くは2次元的反射に関するもので,3次元的反射現象の研究は少なく,実用上重要であるにも関わらず3次元的反射現象については十分な理解が得られていない.仰角を有する円錐体による衝撃波反射はその典型的な例であるが,この場合壁面に対する衝撃波の入射角が局所的に異なるため,複数の反射形態が同時に存在し,反射形態の空間的な遷移が起こり得る.本研究では,この3次元的反射に特有な反射形態の空間的遷移を調べることを目的として,以下の実験を行った.事件には矩形断面100mm×100mmを有する既存の衝撃波管を用いた.半頂角30度の円錐体(底面の直径が30mm)モデルを衝撃波管の中心軸に対して20度の仰角で観測部内に置き,衝撃波管で発生させたマッハ数1.35の平面衝撃波をその円錐体上で反射させて反射形態をシュリーレン法により可視化した.シュリーレン法では密度変化が光路に沿って積分された2次元的な情報しか得ることができないが,衝撃波管中心軸周りでモデルを回転させて様々な方向から撮影を行うことにより得られる数多くの2次元的情報から,入射衝撃波,反射衝撃波,マッハ衝撃波の交点(三重点)の空間分布を再構成することを試みた.その結果,入射衝撃波面内の三重点の空間分布を再構成することができ,正常反射からマッハ反射への反射形態の空間的遷移点を見出すことができた.また,円錐体壁面と入射衝撃波とのなす角が大きい場所では反射波は非常に弱く,反射形態はマッハ反射よりもフォン・ノイマン反射と呼ばれているものに近いことがわかった.

The solution of shock wave reflection phenomenon on solid wall, the generation of shock wave, the selection of high speed flow, the improvement of efficiency of fluid machinery, and the important problem of 1. However, the research on the reflection phenomena of 2-D and 3-D is very important, and the research on reflection phenomena of 3-D is very important. The angle of incidence of shock wave is different from that of cone in elevation, and the multiple reflection modes exist simultaneously. In this paper, we study the spatial migration of reflection patterns in three dimensions. The event is rectangular section 100mm×100mm, existing shock wave tube is available. A cone with a half vertex angle of 30 degrees (diameter of the bottom surface of 30mm) is placed in the measuring part at an elevation angle of 20 degrees around the central axis of the shock wave tube, and the shock wave tube generates a plane shock wave with a reflection number of 1.35 on the cone. The density changes along the light path, the integration of two-dimensional information, the reconstruction of spatial distribution of intersection points of incident shock waves, reflected shock waves, and shock waves. As a result, the spatial distribution of the three points in the incident shock wave plane is reconstructed, and the spatial migration points of the normal reflection and reflection patterns are shown. Moreover, where the angle between the wall of the cone and the incident shock wave is large, the reflected wave is very weak, and the reflection pattern is similar to that of the reflected wave.