弱い垂直衝撃波に一様等方性乱流が及ぼす影響の定量評価

均匀各向同性湍流对弱垂直激波影响的定量评估

基本信息

批准号：
17J10997
负责人：
丹波高裕
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17J10997/
关键词：
衝撃波乱流衝撃波-乱流干渉衝撃波管

项目摘要

弱い垂直衝撃波に一様等方性乱流が及ぼす影響の評価に関して，本年度は(1)弱い垂直衝撃波の生成手法の開発，および(2)弱い垂直衝撃波面が一様等方性乱流（格子乱流）との干渉によって受ける影響の評価に取り組んだ．(1)衝撃波過剰圧力の急峻な立ち上りを残したまま一様な背後過剰圧力場のみを低減するため，金属製の多孔平板を積層させた衝撃波減衰装置を開発した．衝撃波管内にこの衝撃波減衰装置を挿入し，その減衰特性を評価したところ，垂直衝撃波の鋭い立ち上がりと一様な背後静圧という特性をそのままに，衝撃波過剰圧のみを減少させた垂直衝撃波を形成することに成功した．また，衝撃波過剰圧の減衰率は入射衝撃波マッハ数や多孔平板の空隙率および枚数に依存することが明らかになった．本手法を用いることで，従来では実現困難であった衝撃波マッハ数1.01程度の非常に弱い垂直衝撃波を衝撃波管内に生成することが可能となり，衝撃波研究における実験領域が大幅に拡張された．(2)衝撃波と乱流の条件を独立に設定可能な対向衝撃波管を用いて，垂直衝撃波-格子乱流干渉実験を，乱流に対する衝撃波の相対的な強度および干渉距離（観測時点での乱流の先頭と衝撃波面の距離）を変化させて行った．必要であれば(1)で開発した衝撃波減衰機構を用い，最小で衝撃波マッハ数1.01の垂直衝撃波を実験に利用した．乱流に対して相対的に弱い垂直衝撃波が格子乱流と干渉した場合には，シャドウグラフ可視化画像上での衝撃波面の実効厚みが干渉距離とともに増大した．これは，乱流中の局所的な速度変動が変垂直衝撃波面に凹凸を生じためであると考えられる．一方で，衝撃波が相対的に強い場合には，衝撃波面の変調は軽微であり，乱流が衝撃波に与える影響は衝撃波の相対的な強さに依存することも明らかとなった．

关于评估均匀的各向同性湍流对弱垂直冲击波的影响，今年我们致力于（1）开发一种产生弱垂直冲击波的方法，以及（2）评估弱垂直冲击波阵线的影响，这是由于干扰均匀的各向素质湍流（晶状体湍流）而引起的。（1）为了仅减少场景后面的均匀过压场，开发了一个冲击波衰减装置，其中金属多孔板被堆叠。将这种冲击波衰减器插入冲击波管中，并评估衰减特性。它成功形成垂直冲击波，仅减少了过度的冲击压力，同时仍然保留了垂直冲击波的急剧上升和背面后面的均匀静压。还已经表明，冲击波过量压力的衰减率取决于入射冲击马赫的数量以及多孔板的孔隙率和数量。通过使用这种方法，可以在冲击波管内产生非常弱的垂直冲击波，冲击波数量约为1.01，以前很难实现，这是一个非常弱的垂直冲击波，冲击波数量约为1.01，大大扩展了用于冲击波研究的实验区域。（2）使用相对的冲击管，可以独立设置冲击波和湍流条件，我们通过改变冲击波的相对强度与湍流和干扰距离（观察时前部和冲击波前部之间的距离）进行了垂直的冲击波刺激性干扰实验。如有必要，使用（1）中开发的冲击波衰减机制，并且在实验中使用了最小冲击波马赫数为1.01的垂直冲击波。当相对较弱的垂直冲击波带有湍流干扰晶格湍流时，阴影图上的冲击波前面的有效厚度可视化图像随着干扰距离而增加。这被认为是因为湍流中的局部速度波动在交替的垂直冲击波前产生凹形和凸度。另一方面，已经揭示了当冲击波相对较强时，冲击波前部调制很小，并且湍流对冲击波的影响取决于冲击波的相对强度。