松原 洋輔

松原, 洋輔

C-RECS （Creative Repository of Electro-Communications)

修 士 論 文 の 和 文 要 旨研究科・専攻 大学院 電気通信 学研究科  知能機械工学  専攻 博士前期課程氏 名 松原 洋輔 学籍番号 0834061論 文 題 超音速境界層に関する計算流体力学的研究要 日次世代超音速輸送機の開発における大きな課題の一つとして,輸送機に作用する抵抗の低減がある.航空機に働く主な抵抗には,摩擦抵抗,造波抵抗,誘導抵抗があり,超音速機においては摩擦抵抗が全抗力の約 4害Jを占める。そのため,摩擦抵抗の低減が課題解決の鍵になり,境界層の状態を可能な限り層流に保持するような翼形状や乱流遷移を遅滞させる流れの制御による低減が期待されている。従って,それらの開発のためには,遷移機構の知見を深め,遷移予沢1精度の向上を図ることが非常に重要である。圧縮性が無視できる低速流れにおける遷移機構の解明に向けた研究は進展しており,遷移機構は層流境界層に侵入した外部撹乱 (自由流,乱れ,表面粗さ)カツト常に小さい場合における T―S波の出現,線形増幅の後に崩壊に至る自然遷移と,撹乱が大きい場合における T―S波の線形増幅をバイパスし急速に乱流に至るバイパス遷移に大別されることが示されている。しかし,超音速流れでは低速流れと異なる線形遷移機構があり、極超音速流れでは複数の線形遷移機構がある.そのため,圧縮性流れでは取り扱 う流れ特有の遷移シナリオを整理することが必要である.そこで本研究は,次世代超音速輸送機の実現に向けマッハ20の超音速平板境界層流れにおいて,上流撹乱が境界層に及ぼす影響を明らかにするため,断熱平板上の層流境界層に斜行波,ランダム撹乱,点源撹乱を流入させ,3種類の撹乱が引き起こす遷移過程や流れ構造をDNSにより調査し,以下の知見を得た。ス トリー ク構造の形成は流入撹乱の種類によらない。斜行波を導入した場合,斜行波の増幅とともにス トリー クや縦渦対が発達する。バイパス遷移におけるス トリー ク,縦渦対およびヘアピン渦の重要性は低速流れと同様に大きい.局所撹乱の導入によつてス トリー クが形成されるとき,壁面垂直方向速度とスパン方向速度が最適撹乱のパターンを示し,急激に増加した変動値が下流に向け徐々に減衰する過渡増幅流れ特有の現象が現れる。また,ストリー クの形成位置の少し下流では低速ス トリークおよび高速ス トリー クは交互に並び蛇行する.低速ス トリー クが下流で上昇し,高速ス トリー クの上部に達すると変曲点不安定性を誘起する。

超音速境界層に関する計算流体力学的研究

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超音速境界層に関する計算流体力学的研究

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