2013 Fiscal Year Annual Research Report
新しい微粒化概念に基づく液体ロケットエンジン用微粒化シミュレータの開発
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21246125
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| Research Institution | Nagoya Industrial Science Research Institute |
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Principal Investigator |
梅村 章 公益財団法人名古屋産業科学研究所, その他部局等, 研究員 (60134152)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
新城 淳史 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, その他部局等, 研究員 (10358476)
姫野 武洋 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60376506)
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| Project Period (FY) |
2009-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 微粒化理論 / 数値シミュレーション / サブグリッドモデル / モデリング / 乱流微粒化 / 自己不安定化機構 |
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| Research Abstract |
主として、これまでの研究のまとめ作業を行った。特筆すべきは次の２点である。
（１） 乱流微粒化サブグリッドモデルの構築：噴霧は、噴射液表面から無数の細い液体の糸が作られ、それが切れてできる。既に液糸の分断機構は解明しているので、ここ数年、高速噴射液表面からの液糸の生成機構について研究してきた。それより、液糸の生成過程には普遍的な特徴（表面を盛り上がらせる横から集中液体流の流速がある特定の大きさにならない液滴に分断する液糸にならない）があることが判明した。乱流の力学特性と表面液体に作用する慣性力の効果の考察より臨界速度の解析的な表現式を得るのに成功し、局所的な乱流表面状態に対応して、乱流微粒化の成否、微粒化発生時の生成噴霧の特性が予測可能になった。これにより、最終的な目標にしていた乱流微粒化サブグリッドモデルの構築が完成した。現行の２相流の数値計算に組み込めば、噴射液の流れの局所的な変化に伴う微粒化の抑制、促進状況を正しく捉えて実際的な噴霧生成過程がシミュレーションできる。
（２） 実験室実験による自己不安定化機構の検証：本研究により、実験室の低速噴射液では重力の存在によって作られたレーリーの不安定波が観察されることが判明している。実験室実験に特有な噴射液の履歴現象を利用し、予測通りの自己不安定化機構に従ってレーリー不安定波が作られていることを実験的に実証するのに成功した。実験では、微細な表面変形を計測する工夫を行っている。項速度撮影画像は、下流での噴射液の分断（表面エネルギーの開放）によって作られる分散性表面張力波の要素が、重力によって加速される噴射液を上流に伝わっていく過程において、要素の波長が引伸ばされて不安定波に転化していく様子を鮮明に捉えた。これにより、上流（ノズル流れ）の乱れ（計測不可能）に不安定波の源があるとする従来の概念の誤りを明確に示した。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25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 |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(4 results)
