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.

本研究的目的是开发一种促进超音速混合的技术，并评估喷射引入的纵向涡流和冲击波之间的相互作用，以及由此产生的混合效率和推力损失。我们得到以下结论：通过将模拟燃气以2.4马赫数以与壁面成15度和90度的角度喷射到主流中，观察到射流形成的纵向涡流与反射波之间的干涉喷射形成的冲击波在 90 度喷射中，冲击波。虽然纵向涡引起的向上速度分量明显减小，但在15°喷射时，激波较弱，因此减小量较小，纵向涡向上速度分量一直保持较高的值。如图所示的 15 度喷射的下游部分。由于纵向涡流形成较高的向上速度，喷射气体摩尔分数最高的距壁面距离几乎与90度喷射相同或更高。距中心壁面距离越高射流距离壁面越远，有利于燃料混合和燃烧。考虑到90度时的向上动量比15度时更高，因此在远离壁面时，15度喷射是一种非常有效的喷射形式。超音速流速场粒子图像速度测量方法关于粒子跟踪延迟的修正方法，这是for,variation中的一个问题我们制定了一个可以考虑阻力系数的修正公式，在本研究中使用的条件下，研究了流速脉动对振荡冲击波的影响，结果表明它的影响并不大。为波动的影响，在本研究的实验条件下，该值约为主流流速值的10%，考虑到原始误差超过60%，需要在不考虑流速波动的情况下进行修正然而，发现它非常有效。