Numerical simulation on unsteady separated flow in a rocket nozzle

• Project/Area Number: 19760573
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Aerospace engineering
• Research Institution: Japan Aerospace Exploration Agency
• Principal Investigator: TSUTSUMI Seiji Japan Aerospace Exploration Agency, 情報・計算工学センター, 開発員 (10446601)
• Project Period (FY): 2007 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥3,590,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2009: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2008: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2007: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
• Keywords: ロケットノズル / CFD / 剥離

Research Abstract

ロケットノズルでは非定常剥離流れに起因した過大な振動(横推力)が設計上の大きな問題となっている.そこで,横推力評価に求められる非定常乱流シミュレーション技術を評価した.レイノルズ平均Navier-Stokes (RANS)手法やRANSとLarge-Eddy Simulation (LES)のハイブリッド法を比較し,剥離後の再循環領域の再現が重要であることや,ハイブリッド手法でもリスケーリング法を用いて人工的な擾乱を付加することで剥離せん断層の不安定性を誘起することが可能となった.また実際の液体ロケットエンジンの再生冷却ノズルを模擬し,ノズル内面形状と剥離流れの関係を解析した.

Research Products

• [Presentation] Effect of Turbulence Models on Unsteady Separated Flow in a Rocket Nozzle (2010)
  • Author(s): Seiji Tsutsumi
  • Organizer: Asian Joint Conference on Propulsion and Power
  • Place of Presentation: 宮崎市
  • Year and Date: 2010-03-04
• [Presentation] Effect of Turbulence Models on Unsteady Separated Flow in a Rocket Nozzle (2010)
  • Author(s): Seiji Tsutsumi, Taro Shimizu, Ryoji Takaki, Takeo Tomita
  • Organizer: Asian Joint Conference on Propulsion and Power, AJCPP-2010-065
• [Presentation] ロケットノズル内部の非定常剥離流れに関するCFD解析 (2009)
  • Author(s): 堤誠司
  • Organizer: 航空原動機・宇宙推進講演会
  • Place of Presentation: 長崎
  • Year and Date: 2009-03-06
• [Presentation] ロケットノズル内部の否定所剥離流れに関するCFD解析 (2009)
  • Author(s): 堤誠司, 清水太郎, 高木亮治, 冨田健夫
  • Organizer: 第49回航空原動機・宇宙推進講演会