1995 Fiscal Year Annual Research Report
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07555678
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Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
新岡 嵩 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (90208108)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
足立 茂 日本ファインセラミックス(株), 課長
じゅ 詒光 東北大学, 流体科学研究所, 講師 (60261468)
丸田 薫 東北大学, 流体科学研究所, 助手 (50260451)
小林 秀昭 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (30170343)
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| Keywords | スクラムジェット / 超音速燃焼 / セラミックス / ストラット / 保炎 |
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| Research Abstract |
三角柱のストラット(保炎器)の真中に一次燃焼室を設け、水素と空気を予混合した状態で燃焼させる。このとき、水素を過剰にしておくと、燃焼ガスと混合した高温の水素燃料ができる。ストラット背面から後流へ噴射すると、超音速主流と混合し二次燃焼させることが可能となる。このようなストラットを金属製とセラミックス製の二種作製した。セラミックス製のストラットは加工性が良く、しかも耐熱性に優れたものを、メーカー側と共同で試作研究した。マッハ数1.5と2.5について超音速燃焼実験を行う準備を行っている。
一方、平行して、本ストラットの流れの数値シミュレーションを行った。一次燃焼室から噴出するガスは、化学平衡計算等によって求めた組成のガスとした。現在のところ、二次燃焼の反応系はシミュレーションの中に含めていないが、流線図、圧力分布、温度分布、マッハ数分布など求めることができた。ストラット背面近傍における再循環領域の流れの様相、後流が流れ方向に振動する現象、弱い二次衝撃波の発生などが捉えられている。一次燃焼の噴射ガスと超音速空気流の混合は再循環領域によって強く支配される。同時に、用いる乱流モデルによっても影響を受けるが、本シミュレーションで用いたBalwin-Lomaxの代数型渦粘性乱流モデルが、種々の検討の結果、最も適切であることがわかり、これによって現象の解明に当たることとした。水素と酸素の詳細反応系を加味した若干の計算結果は、一次燃焼の当量比が極めて敏感に二次燃焼の性状に影響することがわかった。
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[Publications] T. Niioka, K. Terada, H. Kobayashi and S. Hasegawa: "Flame Stabilization Characteristics of Strut Devided into Two Parts in Supersonic Airflow" Journal of Propulsion and Power. 11. 112-116 (1995)
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[Publications] M. Uchiumi, H. Kobayashi, S. Hasegawa and T. Niioka: "Flame-Holding Mechanisim of a Newly Devised Strut for Scramjet Engine" Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences. 38. 117-125 (1995)
