Shock Wave Moderation by Fore-Flow Nudge: Proof of Principle and Applications

通过前流微推调节冲击波：原理和应用证明

基本信息

批准号：
21H04589
负责人：
佐宗章弘
金额：
$ 27.12万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

対向衝撃波管を利用し、衝撃波管内に導入した噴流と衝撃波との干渉実験を行った。当初噴流導入のために圧力溜と接続した電磁弁を用いたが、流量不足のために効果が限定的だった。次に、手動バルブにより準定常流を形成し、衝撃波との干渉を観測したところ、有意な効果が得られた。ただし、準定常噴流形成による圧力場変動の影響が大きく、理論的に予測されるまでの効果を得るには至らなかった。次に、対向衝撃波管の片側の駆動部で膨張波扇を発生させ前方流速誘起を試みたが、同時に静圧も低下するため、想定したnudge効果を得るには至らなかった。以上の結果を踏まえて、縮流部を持つ試験部を考案し、今後の実験の準備につなげた。また、名古屋大学飛行性能評価風洞を用いて乱流衝撃波干渉における前方流速の影響を調査した。風洞出口に設置した格子により乱流を生成し、横方向から球面衝撃波を入射・伝播させた。流れ方向と流れに逆行する方向に伝播する衝撃波の強度に変化は見られなかった。直接数値計算において乱流と干渉した垂直衝撃波面の変形に関する解析を行った。さらに、本研究のターゲットとなる非常に弱い衝撃波（マッハ1.01）の数値計算において，従来のMUSCL法でなく，これに界面シャープニング技術THINCを組み合わせる事で対処可能である事を実証した．更には副次的な成果として，衝撃波以外の不連続面を安価にシャープに捉えられる事を示した．衝撃波現象の３次元可視化実験について、従昨年度までに多方向同時計測システムを改良し，φ100mm，流れ方向210mmの領域における計測が可能となった．これを用いて衝撃波管開口端部から放出された初期衝撃波マッハ数1.05の衝撃波ならびに衝撃波と噴流との干渉場を計測し，比較的弱い衝撃波面の計測も可能であることを確認した。

我们使用反向激波管，进行了引入激波管的射流与激波之间的干涉实验。最初，使用连接到储压器的电磁阀来引入射流，但由于流量不足，其效果受到限制。接下来，我们使用手动阀创建了准稳态流，并观察了与冲击波的相互作用，发现获得了显着的效果。然而，由于准稳态射流的形成，压力场波动的影响较大，无法获得理论上预测的效果。接下来，尝试通过在相对的冲击波管一侧的驱动部分中产生膨胀波风扇来诱导前进的流速，但由于静压也同时下降，因此无法获得预期的助推效应。根据以上结果，我们设计了一个带有收缩部分的测试部分，这将有助于我们为以后的实验做好准备。我们还利用名古屋大学飞行性能评估风洞研究了前进流速对湍流冲击波干扰的影响。风洞出口处安装的网格产生紊流，球形冲击波从侧面入射并传播。沿流动方向和逆流动方向传播的冲击波的强度没有观察到变化。我们使用直接数值计算分析了干扰湍流的垂直冲击波前的变形。此外，在作为本研究对象的极弱冲击波（马赫1.01）的数值计算中，我们证明了可以通过与界面锐化技术THINC相结合来处理数值计算，而不是使用传统的MUSCL方法。。此外，作为次要结果，我们表明可以快速且廉价地捕获除冲击波之外的不连续性。关于冲击波现象的三维可视化实验，我们在上一财年改进了多方向同时测量系统，使得可以在流动方向上测量φ100毫米和210毫米的区域。利用它，我们测量了从激波管开口端发射的初始马赫数为1.05的冲击波，以及冲击波与射流之间的干涉场，并证实也可以测量相对较弱的冲击波。冲击波阵面。

项目成果

期刊论文数量（27）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

乱流と干渉した垂直衝撃波の形状と強度の変化

干扰湍流的垂直冲击波的形状和强度的变化

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
楠畑天音;田中健人;渡邊智昭;長田孝二;佐宗章弘
通讯作者：
佐宗章弘

Losing the shock wave front profile due to interaction with turbulence

由于与湍流相互作用而失去冲击波前轮廓

DOI：
10.1088/1873-7005/abeda4
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
1.5
作者：
Fukushima; Gaku;Wei; Jiaxi;Ogawa; Shingo;Hagiwara; Jun;Nakamura; Yusuke;Sasoh; Akihiro
通讯作者：
Akihiro

DNS Study of the Deformation of a Planar Shock Wave Interacting with Turbulence

平面冲击波与湍流相互作用变形的 DNS 研究

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
A. Kusuhata; K. Tanaka; T. Tomoaki; K. Nagata;A. Sasoh
通讯作者：
A. Sasoh

乱流と干渉した垂直衝撃波の局所形状と強度の数値解析

垂直冲击波干扰湍流的局部形状和强度的数值分析

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
楠畑天音;田中健人;渡邊智昭;長田孝二;佐宗章弘
通讯作者：
佐宗章弘

Investigation on Applying an InGaN Photocathode with Negative Electron Affinity for Electric Propulsion

DOI：
10.2322/tjsass.66.10
发表时间：
2024-09-14
期刊：
TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES
影响因子：
1.1
作者：
Y. Inoue;T. Nishitani;Anna Honda;D. Sato;H. Shikano;A. Koizumi;Y. Honda;D. Ichihara;A. Sasoh
通讯作者：
A. Sasoh