ソニックブーム波形予測に向けた乱流と衝撃波の干渉に関する風洞実験

湍流与冲击波干扰声爆波形预测的风洞实验

基本信息

批准号：
18J21758
负责人：
猪熊建登
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology (2020)Nagoya University (2018-2019)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J21758/
关键词：
流体力学衝撃波乱流ソニックブーム風洞

项目摘要

本年度は、電磁弁を用いた無隔膜衝撃波管の開発を行った。衝撃波/乱流干渉実験に用いることを念頭に置き、乱流の影響を受けた衝撃波の統計データを効率的に確保するために、短時間で繰り返し再現性の高い衝撃波を放出できる衝撃波管の実現を目指した。この装置は、駆動弁にゴム弁を用い、駆動弁に接する補助高圧室に取り付けた電磁弁によって補助高圧室内の高圧空気の排出を制御し、駆動弁を動かす仕組みとなっている。衝撃波管の高圧室は、本研究でこれまで用いてきた衝撃波発生装置のようなタンク状のものではなく、低圧室と同様の管が取り付けられるように駆動弁の形状を工夫した。高圧室を管状にして小型化することで、高圧空気の充填時間を本研究のこれまでの衝撃波発生装置の1/3ほどに短縮することに成功した。また、補助高圧室に電磁弁を1個取り付けた場合と3個取り付けた場合のそれぞれで衝撃波放出実験を50回繰り返し、衝撃波管の開放端から100 mmの位置における衝撃波の圧力波形を圧力センサを用いて計測した。その結果、高圧室と低圧室の初期空気圧力比が10:1の場合、衝撃波のピーク過剰圧の平均値は、電磁弁が1個のとき21.3 kPa、電磁弁が3個のとき22.4 kPaとなった。また、衝撃波のピーク過剰圧の変動係数は、それぞれ0.026、0.014であり、電磁弁を1個から3個に増やすことで衝撃波生成の再現性が向上した。補助高圧室に取り付ける電磁弁の個数を増やすことで補助高圧室の排出口断面積を拡大でき、高圧空気の排出速度や駆動弁の動作を素早くできると言える。上記結果は、電磁弁の個数変化による補助高圧室の排気特性・駆動弁の動作特性の変化が、衝撃波生成の再現性に大きく影響すること表している。

今年，我们开发了使用电磁阀的无隔膜冲击波管。考虑到冲击波/湍流干涉实验的应用，我们的目标是制造一种能够在短时间内重复发射高重复性冲击波的冲击波管，以便有效地获得受湍流影响的冲击波I的统计数据。旨在该装置采用橡胶阀作为驱动阀，附在辅助高压室上与驱动阀接触的电磁阀控制辅助高压室排出高压空气，从而移动驱动阀。冲击波管的高压室并不像本研究中迄今为止使用的冲击波发生器那样是罐形的，而是设计了驱动阀的形状，以便可以使用类似于低压室的管子。被附着。通过将高压室制成管状并使其更加紧凑，我们成功地将高压空气的填充时间减少到本研究中使用的冲击波发生器的大约三分之一。另外，在辅助高压室安装1个电磁阀和安装3个电磁阀的情况下，重复冲击波释放实验50次，得到距冲击波开口端100 mm位置处的冲击波压力波形使用压力传感器测量管。由此可见，当高压室与低压室初始气压比为10:1时，电磁阀数量为1个时，冲击波平均峰值超压为21.3 kPa；电磁阀数量为3个时，冲击波平均峰值超压为22.4 kPa。就变成了电磁阀。此外，冲击波峰值过压的变异系数分别为0.026和0.014，并且通过将电磁阀的数量从1个增加到3个，冲击波产生的再现性得到了改善。通过增加附在辅助高压室上的电磁阀的数量，可以扩大辅助高压室出口的截面积，可以说，高压空气排出速度和操作驱动阀的速度可以变得更快。上述结果表明，由于电磁阀数量的变化而引起的辅助高压室排气特性和驱动阀工作特性的变化极大地影响了冲击波产生的再现性。