2012 Fiscal Year Annual Research Report
極超音速エンジンにおける非定常現象の解明および動的シミュレータの構築
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22360358
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
佐藤 哲也 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80249937)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2013-03-31
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| Keywords | 非定常シミュレータ / インテークバズ / 極低温二相流 / ボイド率計測 |
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| Research Abstract |
本研究は，JAXAで開発中の予冷ターボジェットに関わる非定常現象を実験的に調査，モデル化し，それを組込んだシステム全系の非定常シミュレータを構築し，エンジン燃焼実験に適用することを目的としている．以下に概要を示す．
(1) エアインテークの非定常特性に関する実験および数値解析：超音速風洞実験および数値解析により，抽気量および後部ダクトの大きさ（エンジンダクトのボリューム）をパラメタとしたバズ周波数と振幅の調査を行った．両者は定量的にもほぼ一致し，ダクト体積の違いにより，バズの発生タイミングが変化する様子を捉えることができた．また，低マッハ数時には，超臨界状態（始動状態）と特性の似ている亜臨界状態（不始動状態）が観測され，疑似超臨界状態と名付けた．
(2) 極低温流体の流動特性に関する研究：課題であった静電容量型ボイド率計の温度ドリフトを約1/10に低減する方法を確立した．また，ボイド率計測の理論式を検証するために，電場解析を実施し，高精度化のアイデアを提案した．さらに，観測ロケットに搭載するための小型ボイド率計を開発した（2013年冬に打上げ予定）．実験結果から，液体窒素のクオリティと熱伝達に関する関係を導き，液体水素の物性データを取得する目処を立てた．
(3) エンジン非定常シミュレータの構築：これまでに構築した非定常シミュレータに今年度得られた物理モデルを組込み，精度の向上を図った．さらに，非設計点として，エンジンがウインドミル状態で作動するときのモデルを組み込み，JAXA側で実施した起動試験と比較し，シミュレータの精度を確認した．
研究はほぼ予定通りに完了し，波及的な技術も得られたが，インテークバズと液体水素の流動モデルをシミュレータに組込むという点において未だ不十分なところがあり，今後の課題となった．
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| Current Status of Research Progress |
Reason
24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 |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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