2003 Fiscal Year Annual Research Report
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13450400
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| Research Institution | Japan Aerospace Exploration Agency |
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Principal Investigator |
藤井 孝藏 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部・宇宙輸送工学研究系, 教授 (50209003)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
嶋田 徹 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部・宇宙輸送工学研究系, 助教授 (10332149)
稲谷 芳文 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部・宇宙航行システム研究系, 教授 (10168403)
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| Keywords | 空気力学 / シミュレーション / 宇宙輸送 / 数値流体力学 / 再使用宇宙機 |
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| Research Abstract |
航空分野と異なり流体シミュレーション(CFD)技術の信頼性が確立していない宇宙輸送分野において,今後開発されるロケットや再使用を含めた将来輸送系の設計に役立たせることを目標にCFD技術の検証と信頼性確立に向けた研究を行った.
昨年までの実験,数値計算から,格子解像度,乱流モデルなどがシミュレーション結果の信頼性に及ぼす効果が明らかになったので,本年度は,形状を軸対称基本形状から拡張して(1)バイコニカル形状,(2)エアロスパイクロケットノズルをイメージしたプラグつき形態,の2種の機体形状を基本として形状パラメータを変化させ一連のシミュレーションを行った.結果に基づいて空力特性をデータベース化するととともに,背景となる流れ現象を明確にした.これらの成果は,それぞれ2004年に開催される国際会議において報告予定となっている.
一方で,これまでの研究から風洞でのスティングの存在が与える効果やベース流れの詳細の議論には既存の乱流モデルを利用した手法に限界があることが明らかになったことを受けて,昨年来開発を進めてきた非定常詳細シミュレーション手法であるLES/RANSハイブリッド法を利用して,基本となるベース流れのシミュレーション精度の向上と信頼性の確認などを行った.その結果,この手法が今後5年程度の時間スパンで実用レベルの計算機資源を利用した最も優れた流れ解析手法と言えることが明らかとなった.
もう1つの課題となっていた,数値シミュレーション蓄積データを将来の宇宙機設計に利用できる形に整えることに関しては,必要なデータは蓄積できたと考えている.但し,一部データ移行作業や加えたい追加シミュレーションデータなどもあり,公開データベースに登録できるのは数ヶ月先になる.
最後に,最終年度としてこの3年間の成果を報告書にまとめ,本研究を総括した.
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Research Products
(6 results)
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[Publications] T.Arasawa, K.Fujii, K.Miyaji: "Application of High-Order Compact Difference Scheme to Vortical Flow Computation over a Delta and Double-Delta Wings"accepted as an article in the Journal of Aircraft. (to appear in 2004).
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[Publications] 藤井孝藏: "CFD研究を再考する一航空宇宙工学として"日本航空宇宙学会誌:「特集CFDの最前線」. Vol.51No.59. 306-312 (2003)
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[Publications] K.Fujimoto, K.Fujii: "Computational Prediction of the Aerodynamic Characteristics of SSTO Vehicle configurations"ISAS Report. No.682. (2003)
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[Publications] K.Fujii: "Recent CFD Efforts for the Development of Current and Future Space Transportation : Vehicle Aerodynamics"Proc.4th ASME/JSME Joint Fluids Engineering Conference. FEDSM2003-45695.
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[Publications] K.Fujimoto, K.Fujii, N.Tsuboi: "Compressible Flow Simulations Over Basic Reusable Rocket Configurations"Proc.4th ASME/JSME Joint Fluids Engineering Conference. JFEC03/DAC-1234.
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[Publications] S.Kawai, K.Fujii: "Computational Study of a Supersonic Base Flow Using LES/RANS Hybrid Methodology"Proc.42nd AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. AIAA2004-0068.
