2001 Fiscal Year Annual Research Report
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13450400
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| Research Institution | Institute of Space and Astronautical Science |
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Principal Investigator |
藤井 孝藏 宇宙科学研究所, 宇宙輸送研究系, 教授 (50209003)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤松 信義 宇宙科学研究所, 宇宙輸送研究系, 助手 (70342623)
嶋田 徹 宇宙科学研究所, 宇宙推進研究系, 助教授 (10332149)
稲谷 芳文 宇宙科学研究所, 宇宙推進研究系, 教授 (10168403)
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| Keywords | 数値流体力学 / 宇宙輸送システム / 風洞試験 / 数値シミュレーション / 圧縮性流れ |
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| Research Abstract |
本年度は初年度なので,すでに実験データが豊富にあるいわゆるアポロ形状についての数値シミュレーションから研究をスタートした.アポロ形状について,亜音速,遷音速,超音速の流れに対し,気流の角度を変化させた一連の流れ条件でのシミュレーションを行った.シミュレーションにはこれまで開発してきた3次元ナヴィエ・ストークス方程式を時間発展的に解くプログラムを使用した.同プログラムはすでに広い気流速度,気流角に対して輸送機翼形状をはじめとする種々の流れ場へ適用されており,プログラム的には十分の信頼性があるため,目的であるシミュレーション自体の信頼性を議論するには適当と考えた.シミュレーション結果はおおむね5%以内の精度で実験データによる空力特性データを記述できることが明らかとなった.
このアポロ形状を基本形状として,肩の曲率半径を5倍にした形状についてシミュレーションを行った.この形状では,亜音速と遷音速での空力特性には大きな違いがあり,それが肩部における衝撃波の発生に起因していることが見いだされた.すなわち,単段の再使用宇宙輸送機開発においては,特に遷音速域で肩部の曲率半径が空力特性に大きく影響することを念頭においた形状設計が必要であることが示された(宇宙航行の力学シンポジウムなど).
並行して,同じアポロ形状と肩の曲率を5倍にした形状についての風洞試験を行った.データについては現在整理中であるが,模型に若干の問題があることもあって2年次早々に再度実験を行う計画である.
以上,初年度はアポロ形状を中心にシミュレーションおよび実験を行ったが2年次は更に細長比を変えた形状,軸対称でない形状などについてシミュレーションと実験を併用して研究を進める予定である.
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[Publications] Kozo Fujii: "CFD Applications to Space Transportation Systems"(書籍の一部)Frontiers of Computational Fluid Dynamics 2002 (出版社)World Scientific. 459-473 (2002)
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[Publications] 藤井 孝藏: "CFDの新展開-曲がり角に来たCFD技術とその利用"「ながれ」日本流体力学会学会誌. 21巻1号. 46-54 (2002)
