衝撃波閉じ込め領域の制御に向けた壁面表面設計

控制冲击波限制区域的墙面设计

基本信息

批准号：
19K04182
负责人：
福岡寛
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Nara National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では，工業，新エネルギー，材料開発で重要な課題である，衝撃波の多重閉じ込め現象を制御する壁面表面形状の設計指針の獲得と、その実験的実証を行う．噴流誘起衝撃波の壁面-噴流先頭間反射による多重閉じ込め現象を，時間分解観測することで，衝突平板壁面の形状と閉じ込めの効率の関係を明らかにし，圧縮性流体のシミュレーションにより閉じ込めが起こる条件での圧力・密度・速度を調べ，閉じ込めに必要な物理条件を明らかにする．当該年度は閉じ込めに必要な物理条件を明らかにするために，衝撃波の物理条件を変えることができると考えられる凹型形状の反射板を用いた測定実験を行った．特に形状を追加し，凹形状の曲率をパラメータとして実験を行い，形状の特性を調べた．これにより，実験的に衝撃波の収束位置と噴流の位置関係が明らかになった．これは，様々な強さの衝撃波を噴流に衝突させることができることを示しており，今後，数値計算と比較する上で重要になる．以上のように，形状をパラメータとして実験を行い，衝撃波の閉じ込め現象を実験的に解明するために必要な，収束衝撃波の収束過程を詳細に調べた．数値計算については，実験と同条件における三次元解析環境の構築を行った．格子数，格子形状をパラメータとして解析を行い格子依存性を検討した．さらに計算の確かさを確認するために，先行している実験結果と比較を実施し，定性的にほぼ一致すること確認できた．

在本研究中，我们将获得控制冲击波多重限制现象的壁面形状的设计指南，并通过实验证明这一点，这是工业、新能源和材料开发中的一个重要问题。通过对射流激波在壁面与射流头之间反射引起的多重约束现象的时间分辨观察，阐明了碰撞平板壁面形状与约束效率之间的关系，并通过通过模拟可压缩流体，我们阐明了发生约束的条件下约束效率之间的关系，并检查压力、密度和速度，以阐明约束所需的物理条件。在本财年，为了明确密闭所需的物理条件，我们使用凹形反射板进行了测量实验，该反射板被认为能够改变冲击波的物理条件。特别是，我们添加了一个形状，以凹形的曲率作为参数进行了实验，并研究了该形状的特征。结果，通过实验阐明了冲击波的会聚位置与喷射流之间的关系。这表明有可能引起不同强度的冲击波与射流碰撞，这对于未来与数值计算的比较非常重要。如上所述，我们以形状为参数进行了实验，详细研究了会聚冲击波的收敛过程，这对于通过实验阐明冲击波的限制现象是必要的。为了进行数值计算，我们在与实验相同的条件下构建了三维分析环境。我们使用晶格数量和晶格形状作为参数进行分析，并检查晶格依赖性。此外，为了确认计算的准确性，我们将其与之前的实验结果进行了比较，并确认它们在质量上几乎是一致的。