噴射により導入した縦渦と衝撃波の干渉による超音速混合促進

冲击波与喷射引入的纵向涡流相互作用促进超音速混合

基本信息

批准号：
05J04966
负责人：
小池俊輔
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,超音速混合促進技術の開発を目的とし,噴射によって導入した縦渦と衝撃波の干渉現象およびその結果としてあらわれる混合効率,推力損失の評価をおこなうことを目的としている.本年度は以下の結論を得た.マッハ数2.4の主流中へ,壁面に対して15,90度の角度で燃料模擬ガスを噴射し,噴流の形成する縦渦と噴流の形成する衝撃波の反射波との干渉を調べた.90度噴射においては,衝撃波が強く,縦渦で誘起される上向き速度成分が著しく低下するのに対して,15度噴射においては,衝撃波が弱いため,その低下量は小さく,縦渦の上向き誘起速度が下流部まで高い値を示した.15度噴射においては,縦渦が形成する高い上向き速度のために,噴射気体の最高モル分率位置の壁面からの距離は90度噴射とほぼ同等または,高かった.噴流中心の壁面からの距離が高いほど,燃料の混合や燃焼においては有利である.上向き方向運動量は90度の方が15度に比べて,高いことを考慮すると,15度噴射は,壁面から離れるということに関しては,非常に効率の良い噴射形態である.超音速流速場の粒子画像流速計測法において問題となる粒子追従遅れの補正方法について,抗力係数と流速変動の補正流速に及ぼす影響を調べた.一般的な抗力係数を使用できる補正式を定式化し,さらに,流速変動の影響を考慮するために,変動量を考慮できる補正式を定式化した.抗力係数に関しては,本研究で使用している条件においては,その影響は大きくないことが示された.振動する衝撃波を対象とした流速変動の影響調査においては,変動の影響は出るものの,その値は本研究の実験条件下では,主流流速値の10%程度であり,元々の誤差が60%以上であることを考慮すると変動流速を考慮しない補正であっても,非常に有効であることが分かった.

这项研究旨在开发一种促进超音速混合的技术，并评估注射引入的纵向涡流和冲击波的干扰现象，以及由此产生的混合效率和推力损失。今年，我们得出了以下结论：我们以15,90度的角度向主流数注射了燃料模拟气体，其马赫数为2.4，并研究了由射流形成的纵向涡流与射流形成的冲击波形成的纵向涡流之间的干扰。在90度注射中，模拟了冲击波。虽然垂直涡流引起的向上速度成分显着下降，但在15°注射中，冲击波较弱，因此降量很小，垂直涡流的向上速度向下下游。在15°注射中，由于垂直涡旋形成的高向上速度，在注入气体的最高摩尔分数下，距壁表面的距离大约等于或高于90°注射。距射流中心壁表面的距离越高，燃料混合和燃烧的距离越好。考虑到向上的动量高于15度，就距离壁的距离而言，15度注射是一种非常有效的注射形式。我们研究了阻力系数和流速度变化对粒子跟踪延迟校正的流速的影响，这是超音速流场中粒子图像流量速度测量方法中的一个问题。我们制定了一个可以使用一般阻力系数的校正公式，并考虑流速变化的影响，使用波动来考虑流速变化的影响。可以考虑该金额的更正公式。关于阻力系数，结果表明，在本研究中使用的条件下，力系数的影响不大。尽管在本研究的实验条件下，流速波动对振荡冲击波的影响发生在振荡电击波中，但其值约为主流流量速度值的10％，并且考虑到原始误差为60％或更多，即使是不考虑可变流量的校正，也是非常有效的。