2017 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of Effects of Coaxial Injector Shape on Mixing, Diffusion, and Combustion Process of Cryogenic High-Pressure Propellant
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15H04202
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
坪井 伸幸 九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (40342620)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
寺本 進 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30300700)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ロケット / 航空宇宙工学 / 流体工学 / 熱工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の研究成果は以下の通りである．
(1)多成分流体解析：状態方程式がSRK状態方程式の2成分流体に対応するように改良を行った．また，完全保存形では超臨界流体の熱力学状態量の強い非線形性により，低温/高温流体接触面で非物理的な圧力振動が発生するため，圧縮因子の勾配をパラメータとして使用するエネルギー/圧力発展方程式ハイブリッド法を新たに導入した．そして5MPaの条件で密度が不連続の移流問題について1次元解析を実施した．その結果，計算の安定性が向上し，圧力振動や圧力減衰が抑制され，完全保存形では計算ができないような条件でも計算が可能となった． また，圧力発展方程式と比較して，エネルギー保存誤差が改善された．次にこのハイブリッド法を用いて，圧力が5MPa，流速が50m/sの条件で2次元単軸噴流についても解析を行った．その結果，圧力方程式のみの計算結果に比べてエネルギーの誤差が低減できることを確認した．
(2)実験解析：数値解析で必要となる噴射器上流条件の定量データ取得および擬沸騰が上流条件に及ぼす影響を評価した．非定常可視化を用いたPIV流速分布測定，レーク温度計による流路内温度分布測定，固体壁温度分布および壁面熱熱流束分布を求めた．データから，計測データの間に矛盾がないこと，遷臨界条件で温度境界層が有意に薄くなること，流路内の流れ場に強い不連続は無く状態方程式を拡張した単相流れとして数値シミュレーション可能であることを明らかにした．
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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