ロケットタ-ボポンプに関する先端的翼列設計支援デ-タベ-スの開発

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04555022
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 長島 利夫 東京大学, 工学部, 教授 (70114593)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 上條 謙二郎 航空宇宙技術研究所, 角田支所, 主任研究官 ; 伊藤 博視 東京大学, 工学部, 助手 (20211055)
• Keywords: ロケットポンプ / インデュ-サ- / 遠心ポンプ / タ-ビン / 翼列 / 数値解析 / キャビテ-ション / レ-ザ-ドップラ-法

Research Abstract

ロケットタ-ボポンプの主要な流体要素であるインデュ-サ-や遠心ポンプおよびタ-ビンなどに利用される翼列に対し、2相流体を含む包括的な保存形式に基づく有限体積法数値解析コ-ドの作成をほぼ完了した。さらに、計算安定性を増すためのTVD化を進め、市販ワ-クステ-ション(16MBコアメモリ-,2Mflops程度)により、コ-ド検証を行った。インデュ-サ-やポンプさらにタ-ビンなど流動過程の異質な各要素に対する統一的な開発コ-ドの適用に関しては、物理現象そのものが境界条件を介して逆に解析方法を抱束する要因もあり、純粋に数学的な手順を抽出し共通化することに制限が生じるものの、プログラムのブロック化、および計算モデルの前提条件やインプット境界条件など各要素特性が顕在化する因子を分離することによって、汎用コ-ドの性格を最大限に活かす検討を行った。
実験解析においては、実機液酸タ-ボポンプのインデュ-サ-をモデルにして閉水管路における回転試験を行い、キャビテ-ションの発生とポンプ特性の関係を調べた。さらに液体素を使用しての極低温環境の実験を行いつつある。これら実験には、レ-ザ-流速計を主体とする新しい計測手法の確立が急務であり、位相ドップラ-法など極低温環境下におけるボイド率計測という初の試行を含んでいる。
最後に、デ-タベ-ス構築作業の一貫として、米国や欧州の液水液酸エンジン用タ-ボポンプ諸元について文献調査を行った。また、入手可能になった旧ソ連における同諸元に関しても情報収集を進めている。