1995 Fiscal Year Annual Research Report
準定常作動MW級アークヒ-タを用いた高エンタルピ多機能風洞の開発研究
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06555294
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
吉川 孝雄 大阪大学, 基礎工学部, 教授 (00029498)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森本 進治 石川島播磨重工業(株), 技術研究所, 部長(研究者)
小林 明 大阪大学, 溶接工学研究所, 助教授 (70110773)
田原 弘一 大阪大学, 基礎工学部, 助教授 (20207210)
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| Keywords | アークヒ-タ / プラズマ流 / 高エンタルピ流 / 空力加熱 / 再突入 / 耐熱材料 / 高融点材料 |
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| Research Abstract |
準定常作動型1MW級高エンタルピーアークヒ-タで生成されたプラズマ流のフロント速度を高速度カメラを用いて測定する方法を確立した。アルゴンガスを用いて放電電流10kA、流量3-10g/sで作動させた結果、プラズマフロント速度は3-5.5km/sであることがわかった。また、陰極周りにセラミック材を配置したとき、セラミックスアブレーション粒子の速度は1-3km/sであり、従来の溶射用プラズマト-チで得られるセラミック粒子の数倍であることがわかった。さらにプラズマ流の静電プローブによる診断測定を行った結果、中心軸上ノズル出口から5cmのところで電子温度は5eV程度、イオン数密度は10^<16>cm^<-3>のオーダーであった。中心軸上では高温・高密度の高速プラズマ流が生成されていることがわかった。
アークヒ-タによる空力加熱の数値シミュレーション法を確立した。数値計算モデルとして、温度非平衡・化学非平衡を考慮し、電子温度と重粒子温度を区別し電離解離反応を導入した。数値計算の結果、鈍頭物体周りの熱流束の分布は中心近傍では解析的に予想される分布形状に近いが、中心から離れるにしたがって、解析解からずれてくることがわかった。またポーラス材を用いたしみ出し冷却法の数値シミュレーションを試み、ポーラス材内部の流れ場が臨界熱流束を境にして不安定になることを明らかにした。臨界熱流束はポーラス材に供給するガス流量と局所空孔率に大きく依存していた。
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[Publications] Hirokazu Tahara: "Ceramic Coatings Using Quasisteady MPD Arcjets" 24th Int,Electric Propulsion Cont.,Moscow. 95-178. 1-8 (1995)
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[Publications] 田原 弘一: "電磁プラズマ加速アークジェットのセラミックコーティングへの応用" 溶接学会論文集. 13. 479-484 (1995)
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[Publications] Hirokazu Tahara: "Thermodynamical Non-Eguilibrium Nitrogen Plasmas in a steady-State Arcjet Engine Nozzle" IEEE Trans,on Plasma Science. (in press). (1996)
