Sub-shockをともなう衝撃波の拡張された熱力学に基づく解析

具有亚激波的冲击波的扩展热力学分析

基本信息

批准号：
19K04204
负责人：
谷口茂
金额：
$ 2.25万
依托单位：
Kitakyushu 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、従来の理論よりも広い適用可能範囲を持つ「拡張された熱力学（ET）」理論に基づき、衝撃波の解析を行う。特に、これまでに十分な解析がなされてこなかった、不連続面（sub-shock）をともなう強い衝撃波に注目して解析を行い、その性質を明らかにすることを目的とする。5年間にわたる本研究課題の第4年度にあたる本年度では、これまでに得られた理論解析の結果や開発した数値解析プログラムを適用することで、複数の系でsub-shockをともなう衝撃波が示す性質が明らかになった。得られた主な成果は以下の通りである。(1) 多原子分子混合気体中を伝播する衝撃波の波面近傍の構造について、引き続き解析を行った。前年度までに、オイラー方程式系に基づく解析を行い、sub-shock形成のパラメータ依存性の完全な分類に成功し、論文も出版された。今年度は、より現実的な、それぞれの気体がET理論の場の方程式系に従う場合の解析を進めた。動圧が存在することで、衝撃波構造がより厚く、なめらかになることを定量的に示し、sub-shockに動圧が与える影響を明確にした。(2) 本研究課題で開発したコードを用いて、球面・円筒衝撃波の時間発展を詳細に解析した。相似解の前提となる、「非常に強い衝撃波」の仮定が成り立たなくなるような、それほど強くない爆発に注目し、従来のオイラー方程式系やナビエストークス・フーリエ方程式系に基づく理論予測と異なる振る舞いが予言される条件を求めた。また、球面衝撃波と円筒衝撃波の比較を行うことで、次元性の影響を定量的に明らかにした。

这项研究分析了基于“扩展的热力学（ET）”理论的冲击波，该理论的应用比常规理论更广泛。特别是，目的是分析与不连续的表面（子打击）相关的强冲击波，这些冲击波到目前为止尚未进行充分分析，并阐明它们的性质。今年，这是五年来该研究主题的第四年，到目前为止获得的理论分析结果和开发的数值分析程序被应用于阐明多个系统中具有子震动的冲击波的性质。所获得的主要结果如下：（1）随后分析了通过多原子气体混合物传播的冲击波的波前的结构。到上一年，进行了基于方程式的Euler系统的分析，并成功完成了该论文以完整分类的分类子片形成的参数依赖性，并发表了论文。今年，我们对ET理论的现场方程系统进行了更现实的分析。定量地，动态压力的存在使冲击波结构更厚，更光滑，并且阐明了动态压力对子震动的影响。（2）使用本研究主题中开发的代码，我们详细分析了球形和圆柱冲击波的时间演变。我们专注于不再是爆炸的爆炸，这些爆炸将不再具有类似解决方案的前提的“非常强的冲击波”的假设，并且我们计算了预测基于常规Euler系统和Naviestosokes-fourier System的理论预测的预测行为的条件。此外，通过比较球形冲击波和圆柱电击波，定量阐明了维数的影响。