2022 Fiscal Year Annual Research Report
Mathematical modeling of the dynamically unstable oscillation of atmospheric entry capsule in deceleration
| Project/Area Number |
21K20390
|
|---|
| Research Institution | Iwate University |
|---|
Principal Investigator |
竹田 裕貴 岩手大学, 理工学部, 助教 (70911634)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-08-30 – 2023-03-31
|
| Keywords | 大気突入カプセル / 数値流体解析 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
大気突入カプセルには遷音速飛行時にパラシュートの開傘を妨げる動的な不安定振動が存在することが知られている．本研究では数値シミュレーションを用いてカプセルのまわりの流れによって誘起されるカプセルの自励振動の再現を目指す．特に，自由回転試験における亜音速型振動と超音速型振動の再現および，カプセルが大気中で減速する過程のピッチング振動を予測するモデル式の構築に向けたデータの取得を目指す．
本研究では，カプセルまわりの流れと流れによって生じる流体力によるカプセルのピッチング自励振動を再現する数値シミュレーションコードを開発した．開発した数値シミュレーションコードを用いて，遷音速域であるマッハ数0.7，0.9，1.1，および1.3の4条件の数値シミュレーションを実施した．数値シミュレーションの結果，マッハ数0.7および0.9の2条件では亜音速域で特徴的である，カプセルのピッチング振動の振幅が一定値とならない亜音速型振動の再現に成功した．一方，マッハ数1.1および1.3の2条件ではピッチング振動の振幅が成長後に一定の振幅となるリミットサイクル振動を伴う超音速型振動の再現に成功した．これらの数値シミュレーションの結果を「令和4年度 宇宙航行の力学シンポジウム」および「第36回数値流体力学シンポジウム」にて学会発表を行った．また，リミットサイクル超音速型振動におけるピッチングモーメントの動的成分に生じる位相進みがマッハ数によらずほぼ一定であることを明らかにした．
|
