作動流体のフラッシュ蒸発を伴う超音速マイクロノズルのチョーク現象の解明と応用

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作動流体のフラッシュ蒸発を伴う超音速マイクロノズルのチョーク現象の解明と応用

フォーマット:
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
タイトル(他言語):
Investigation of Choking Phenomena of Supersonic Micro-nozzle Flow with Flashing Evaporation
責任表示:
松尾 一泰(九州大学・大学院・総合理工学研究科・教授)
MATSUO Kazuyasu(九州大学・大学院・総合理工学研究科・教授)
本文言語:
日本語
研究期間:
1994-1996
概要(最新報告):
本研究により得られた成果の概要はつぎのとおりである。 1.高温高圧の圧縮液がノズルにより等エントロピー膨張を行う場合の流れは、圧縮液の状態で流れがノズルスロートで臨界状態に達する場合、液体が飽和状態に達すると同時に流れが臨界状態となる場合、及びノズル内でフラッシュ蒸発が起こって気液二相流となり、その後ノズルスロートで臨界状態に達する場合の三つのケースに分類される。フラッシュ蒸発が起こると、流れの音速が不連続に減少する。 2.上記の三つのケースについて、流れがチョークする条件を明らかにした。チョーク条件は圧縮液の初期圧力とサブク-ル度に依存する。また、それぞれのケースに対して、フラッシュ蒸発により発生する気泡は均質に分散し、かつ気泡と液体の流速は等しいとして、臨界流量を算出する流れモデルをつくり、数値計算を行った。計算結果は実験結果とかなりよく一致する。 3.流れがスロートで臨界状態に達した瞬間にスロートより上流に伝播する過渡的圧力変動が生じる。これはチョークにより流れを調節するための圧力波で、圧力波が気泡を含む気液二相流中を伝播すると、圧力は不連続的に上昇した後、時間とともに周期的に変動する。これは圧力変動に伴う気泡体積の変動に起因する。圧縮性気液二相流中の圧力波の伝播速度とボイド率の関係を明らかにした。 4.気体のみの単相流に対する超音速マイクロノズルの特性は、マッハ数のみならず、ノズル出口状態を基準とするレイノルズ数にも依存する。ノズルの過膨張、適正膨張、不足膨張の範囲を明らかにするとともに、このような臨界流量に関する資料が得られた。 続きを見る
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