抄録
筆者らは, スクラムジェットの超音速混合・燃焼促進技術に応用することを目指して, 超音速キャビティ振動流に注目し, その自励振動サイクルのフィードバックループの要素過程として重要な圧縮波の発生過程, そのキャビティ内伝播過程, 前縁での受容過程などの従来から未解明であったプロセスを明らかにしてきた。そして, 2次元キャビティ (矩形断面 : 深さD, 流れ方向長さL) を対象に, フィードバックループの共鳴条件の表式から振動周波数の予測式を導出した.本論文では, これまでに明らかにされた流れのモデルと線形安定性理論に基づき, 超音速キャビティ振動の機構を理論的に調べている.後縁における圧縮波の発生については, 筆者らが数値計算の結果から見出した “勇断層の波打ち変位が正で最大となる位相で音源の圧力変動が正で最大” という “同位相” 条件を採用した.前縁での渦度撹乱の生成については, V字形の圧縮波によりパルス的になされることを考慮して, 鏡像音源を用いてV字形圧縮波の生成を表現し, さらに, 受容領域を前縁近傍に限定した.このキャビティ振動モデルに基づく理論解析の結果を実験と比較し, 振動周波数に及ぼすL/Dの影響について実験を十分に説明することを確認するとともに, キャビティ渦の影響を考慮に入れた解析により振動周波数の予測精度が向上することを示した.またこの解析の結果と前述の予測式がよく一致することも確認された.このように, 予測式に象徴されるキャビティ流の振動機構の骨格が理論的に検証されたといえる.
