スクラムジェットエンジン及びGDL内における圧縮性せん断流れに関する研究

超燃冲压发动机和 GDL 中可压缩剪切流的研究

• 批准号: 05750172
• 负责人: 屋我 実
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: University of the Ryukyus
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05750172/
• 关键词: 圧縮性流れ; 遷音速ディフューザ; 衝撃波; 境界層; パッシブコントロール

本年度は、スクラムジェットに関連した流れ場の対象として遷音速ディフューザについての実験を行なった。遷音速ディフューザはスクラムジェットの燃焼室の上流側に設置され、スクラムジェットの空気取り入れ口に流入する超音速流れを亜音速に減速するために用いられる。そこで本研究ではこの遷音速ディフューザの性能が、スクラムジェットエンジンの性能にとって重要と考え、その中に発生する衝撃波の制御に関する実験を行なった。実験では半径500mmの円弧ディフューザを用いて、シュリーレン法による可視化と半導体小型圧力変換器による圧力変動の測定を行なった。円弧ディフューザのスロート近傍にキャビティを伴った多くの孔をあけた多孔スロートと通常のスロートいわゆる個体スロートとを比較することにより、パッシブコンロールの効果を明らかにした。圧力変動の解析では、サンプリング周波数10kHzでAD変換した2048個のデータを用い2乗平均値、FFT法による周波数解析及び2点間のコヒーレンスとフェイズの計算した。これらの実験より以下のことが明らかとなった。(1)パッシブコントロールによる衝撃波下流のディフューザ効率の低下はほとんどない。(2)パッシブコントロールによって圧力変動の2乗平均値の最大値は16%〜70%減少した。(3)衝撃波の存在する範囲で、パッシブコントロールは1000Hz以下の圧力変動の周波数域に対し減衰作用が確認された。特に700Hzから1000Hzの減衰は著しい。(4)パッシブコントロールによりディフューザ内の圧力変動の伝播方向はかなり影響を受け、個体スロートの場合はその周波数にもよるが、いずれの方向にも伝播する圧力変動が存在し、多孔スロート場合は主に上流から下流に向かう圧力変動が顕著となる。

今年，我们以跨音速扩压器作为超燃冲压发动机相关流场的对象进行了实验。跨音速扩压器安装在超燃冲压发动机燃烧室的上游，用于将进入超燃冲压发动机进气口的超音速气流减慢至亚音速。因此，在本研究中，我们认为这种跨音速扩散器的性能对于超燃冲压发动机的性能至关重要，并对其内部产生的冲击波的控制进行了实验。在实验中，我们使用半径为 500 mm 的弓形扩散器，使用 Schlieren 方法进行可视化，并使用小型半导体压力传感器测量压力波动。通过比较电弧扩散器的喉部附近有许多孔和空腔的多孔喉部和正常喉部（所谓的实心喉部），阐明了被动控制的效果。在压力波动分析中，以10kHz的采样频率对2048条数据进行AD转换，计算均方值、使用FFT方法的频率分析以及两点之间的相干性和相位。这些实验揭示了以下内容。 (1)由于被动控制，激波下游的扩散器效率几乎没有降低。 (2)被动控制使压力脉动最大均方根值降低16%~70%。 (3)在冲击波存在的范围内，被动控制被证实对1000Hz以下的压力波动频率范围具有阻尼作用。特别是从700Hz到1000Hz的衰减非常显着。 (4) 由于被动控制，扩散器中压力脉动的传播方向受到很大影响；在实心喉部的情况下，根据频率，压力脉动会向任一方向传播；而在喉部的情况下，压力脉动会向任一方向传播。多孔喉部，压力脉动的传播方向主要是从上游到下游的压力脉动变得明显。