2017 Fiscal Year Research-status Report
プリカーサ現象を伴う超高速再突入飛翔体周りの非平衡プラズマ流の特性解明
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17K06946
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
川添 博光 鳥取大学, 工学研究科, 教授 (40260591)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山田 剛治 東海大学, 工学部, 講師 (90588831)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 衝撃波管 / 衝撃波速度 / 輻射光 / プリカーサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、自由ピストン衝撃波管の衝撃波速度高速化に向けて、ピストン駆動部の特性解析と衝撃波背後の輻射光の分光計測を実施した。ピストン駆動部の解析においては、急開弁の圧力損失、ポリトロープ指数（熱損失を考慮）、隔膜開口時間をパラメーターとして、自由ピストンの運動方程式を解くことで圧縮特性について調査した。その結果、隔膜破膜時に最適な運転条件が明らかになり、また隔膜形状の変更が衝撃波速度の高速化に有効であることが分かった。しかしながら、衝撃波速度の計測が成功していないため、解析で得られた結果の検証がまだ行えていない。そこで現在、衝撃波速度の計測システムの改善に取り組んでいる。
衝撃波背後の輻射光計測に関しては、紫外領域から近赤外領域までの広い波長範囲で衝撃波面を基準とするスペクトル空間分布を計測した。この結果、衝撃層内で生成される化学種の経時変化や化学反応過程が取得され、計測スペクトルの強度分布から温度分布特性を導出することで、衝撃波背後での内部エネルギー状態が明らかになった。
さらに平成30年度計画の一部である、熱化学反応モデルの検証に着手した。衝撃波管観測部にモノクロメータと光電子増倍管からなる時間分解分光計測システムを構築して、単一波長における輻射強度の時間変化を高精度に計測する手法を完成させた。また衝撃波背後の非平衡流れ場のCFD計算コードと輻射解析コードを用いた流れ場と輻射の連成解析手法を開発した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、計画通りに衝撃波速度の高速化に向けた特性解析、および衝撃波背後の輻射光の極短時間分光計測に取り組んだ。自由ピストン駆動部の解析を実施して、衝撃波速度の高速化に有効な知見を得ることができた。また極短時間分光計測により、衝撃層内の内部エネルギー状態を明らかにできるなど十分な成果が得られている。衝撃波速度の計測のみ成功していないが、それ以外は平成30年度計画の一部に着手するなど予定よりも十分な進捗状況にあると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、衝撃波速度の計測を成功させて、ピストン駆動部の特性解析の結果を検証する。また本年度確立した流れ場と輻射の連成解析手法を用いて、従来の熱化学反応モデルの検証・改善を実施する。これにより、反応速度定数を修正して解析モデルの精度を向上させる。さらに衝撃波前方領域を対象とした計測および解析を実施して、プリカーサ現象の解析モデルの構築に取り組む。
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