宇宙ジェットの数値流体力学シミュレーション

空间喷射的计算流体动力学模拟

• 批准号: 63613507
• 负责人: 松田 卓也
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1988
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1988 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-63613507/
• 关键词: 宇宙ジェット; ジェット; 数値シミュレーション; 混層流; ホールトーン

宇宙ジェットとは銀河とか星から放出される、細く絞られたプラズマの流れのことをいう。その流体力学的なメカニズムは実験室や航空機、ロケットで実現されるジェットと基本的に変わるところはない。違いは規模だけである。そこでわれわれは宇宙ジェットの研究とともに、地上のジェットの研究も行った。1.松田らはまず2次元軸対称性を仮定し、圧縮性Euler方程式をとくことにより、理想的な場合の宇宙ジェットを計算した。この場合、ジェットの先端付近に特徴的な振動現象が現れた。これは局所的な不安定ではなく、一種のフィードバック・ループによる振動と考えられる。2.松田らはコンパクト天体の重力に引かれてガスが天体に落下する現象(アクリーション)の数値シミュレーションを行った。この天体の表面条件によって解の性質は大きく変わることが分かった。天体がガスを吸収しない場合(完全反射条件)、ガスは天体の回りに集積し、その内部に渦が発生する。そしてその渦により、ときおり対称軸にそってジェットが発生することが分かった。これが宇宙ジェットの生成機構の一つであるかどうかは断定できない。3.石井はジェット中に固体微粒子がまざっている場合、その粒子と流れの相互作用を数値的に研究した。4.石井は1に述べた不安定性を研究するため、流れに逆行してジェットが放出されている、逆行ジェットの場合も研究した。5.梅田はジェットが、穴のあいた板に衝突する際に発生する音、ホールトーンを、実験的に研究した。将来的にはこの現象も、数値シミュレーションできると考えられる。

宇宙喷流是从星系或恒星发出的狭窄等离子体流。其流体动力机制与实验室、飞机和火箭中实现的喷气机基本相同。唯一的区别是规模。因此，除了太空喷气机的研究之外，我们还对地面喷气机进行了研究。 1.松田等人首先假设二维轴对称，并通过求解可压缩欧拉方程计算出理想的宇宙射流。在这种情况下，喷射尖端附近出现了特征振动现象。这不被认为是局部不稳定，而是由于一种反馈环路引起的振荡。 2. Matsuda 等人对气体由于重力而落到致密天体上的现象（吸积）进行了数值模拟。人们发现，溶液的性质根据该天体的表面条件而变化很大。当天体不吸收气体时（完美反射条件），气体会积聚在天体周围，在其内部形成漩涡。他们发现这些涡流有时会沿着对称轴产生射流。无法肯定地说这是否是产生太空喷气机的机制之一。 3. Ishii 对固体颗粒在射流中混合时与流动之间的相互作用进行了数值研究。 4. 为了研究1中提到的不稳定性，Ishii还研究了逆行射流的情况，其中射流逆流射出。 5. 梅田对孔音进行了实验研究，孔音是喷气机与带孔的木板碰撞时产生的声音。据认为，这种现象将来也可以进行数值模拟。

项目成果

Takuya,Matsuda: J.Fluid Mech.201. 203-221 (1989)

松田卓也：J.Fluid Mech.201。

Ryuji Ishii: J.Thermophysics and Heat Transfer. 2. 17-24 (1988)

石井龙二：《热物理学与传热学》。

Yoshikuni,Umeda: AIAA J.26. 1036-1043 (1988)

梅田芳国：AIAA J.26。

Takuya,Matsuda: Mon.Not.R.astr.Soc.1989.

松田拓哉：Mon.Not.R.astr.Soc.1989。

Keisuke,Sawada: Mem.Fac.Eng.Kyoto Univ.51. (1989)

泽田圭介：Mem.Fac.Eng.Kyoto Univ.51。