衝撃波を伴う広がり噴流の境界層制御に関する研究

摘要

本報告では広がりノズルから噴出される衝撃波を伴った超音速噴流が，よどみ圧力とノズルの広がり角度の違いによって変化する状況を明確にすることを目的としている。 ノズルの広がり角度が10°と20°の2種類の広がりノズルに対して，実験と数値解析を行った。 実験は，圧力比Po/Pa=1.0～6.0の領域で，数値解析は，Po/Pa=1.0,3.0,6.0,10.0に対して行った。 実験では，出口付近の全圧振動の測定を行い，全圧振動の周波数分析を行った。また，数値解析では，等速度線図と等圧力線図について調べた。 特に，実験では，全圧振動の周波数分析の結果から，はく離点の噴流境界層に及ぼす影響ならびに流れの自助振動に及ぼす影響を確認した。 その結果，ノズル広がり角度や圧力比の違いによって，はく離点の挙動やノズル下流域の流れの挙動，およびノズル出口付近の流れの形態に大きな違いが見られることがわかった。 また，圧力比の高い場合には，過膨張，過圧縮を繰り返す擬似衝撃波を伴う超音速流れとなることが明らかになった。