2012 Fiscal Year Annual Research Report
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23360380
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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, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40342620)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
寺本 進 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30300700)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | ロケット / 航空宇宙工学 / 流体工学 / 熱工学 / 水素 |
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| Research Abstract |
本年度の研究の成果は以下の通りである．
(1)RANS解析：非定常3次元解析コードに前処理法と非理想状態方程式を導入し，超臨界条件下で衝撃波管問題を実施した．そして公表されている他の研究者の計算結果と一致する事が示され，本解析コードの妥当性を確認した．また，状態方程式の効果として，理想状態方程式，Soave-Redlich-Kwong状態方程式，van der Waals状態方程式の3種類を比較し，理想状態方程式に比べ，他の2つの非理想状態方程式は，衝撃波と接触不連続面は遅く，膨張波は速く伝播することが示された．さらに超臨界状態における窒素噴流の解析も試行した．そして，反応モデルとしてUT-JAXAモデルも実装し，前処理効果を含めた解析コードにより酸水素同軸噴流の試計算を行った．
(2)LES解析：これまでに作成してきた2次元LES流体解析コードを使用して，噴射温度を100Kに固定して遷臨界圧力条件下で解析を実施した．LESとしてはimplicit LESを用いた．状態方程式はSRK状態方程式である．その結果，雰囲気圧力が4MPaの遷臨界付近では7MPa,10MPaの条件と異なり，大きく定圧比熱が変化するために後流まで噴射速度が維持されることや，密度勾配が噴流幅方向の速度変動を抑制したために後流まで噴射速度が維持される現象を明らかにした．また，遷臨界流れの保存形高次精度スキームの開発を行い，大規模解析に向けてコードのチューニングを実施した．
(3)実験解析：前年度実施した実験について，実験誤差および計測誤差の定量的な評価を行った．その上で，液体窒素を用いた極低温遷臨界窒素噴流の実験を実施し，前年度観察された疑臨界温度近傍における噴流の挙動について実験計測誤差を考慮した詳細なデータを取得した．その結果，温度と密度に関して疑臨界温度点で軸方向勾配が変化することが明らかになった．
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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
数値解析および実験は，おおむね順調に進展している．特にRANS解析については，燃焼解析用の前処理法については試計算中であるが，燃焼解析の効率化はすでに実施している．
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き2ヶ月に一度のミーティングを行い，研究方法や研究結果の議論を行う事で本研究を加速する．また，実験結果と解析結果を比較することで，解析方法の妥当性を検証する．さらに，積極的に研究成果を発表することで，成果に対する議論を行うとともに研究内容に対する助言を受ける．
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[Journal Article] On acoustic damping of a cylindrical chamber in resonant modes2012
Author(s)
Shimizu, T., Hori, D., Yoshida, S., Tachibana, T., Matsuyama, S., Shinjo, J. Mizobuchi, Y., and Kobayashi, K.
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Journal Title
Fluid Dynamics Research
Volume: 44
Pages: 1-20
DOI
Peer Reviewed
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