2014 Fiscal Year Annual Research Report
高レイノルズ数域におけるＣＡＭＵＩ型ハイブリッドロケットの燃料後退機構の解明
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24246135
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
永田 晴紀 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40281787)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
戸谷 剛 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00301937)
大島 伸行 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10217135)
脇田 督司 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80451441)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ハイブリッドロケット / 固体燃焼 / スケール効果 / ロケット / 燃焼 / 航空宇宙工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、申請者らが開発を進めている無火薬式小型ロケット「CAMUI型ハイブリッドロケット」における特徴的な燃焼場である「高温燃焼ガスが固体燃料表面に衝突する淀み点近傍における拡散燃焼」を主要な研究対象とする。流れ場の構造および高温燃焼ガスから固体燃料への熱伝達の機構に及ぼす寸法スケールの影響について、高レイノルズ数域までカバーする基盤的知見を獲得することにより、大型モータにおいて燃料グレイン形状の最適設計を可能とし、ロケットモータ大型化設計のために必要な基盤知識を確立することを目的とするものである。主要な研究実績は以下の通りである。
・高レイノルズ数域における燃料後退速度式の取得、および遷移レイノルズ数の取得： CAMUI型燃料ブロックの各前端面の後退速度は上流ブロックポート内流量密度のn乗に比例する。nの値は、淀み域での熱伝達機構が支配的な低レイノルズ数条件では0.5に近く、壁面噴流領域での熱伝達機構が支配的な高レイノルズ数域では0.8に近い。また、レイノルズ数が10万近傍で熱伝達機構の遷移が起こることが昨年度までの成果で明らかになった。この知見を受けて推力10 kN級モータにより、昨年度に引き続き燃焼実験を蓄積した。その結果、レイノルズ数が50万を超える領域まで上記知見が確認された。
・Large Eddy Simulation（LES）による燃焼室流れ場の解明： 昨年度までで当初目標に相当する成果が得られており、本年度における新たな進展は無い。
・「流れ場マッピング」の作成および燃料後退速度式の再検討：推力10 kN級モータにより調査で流れ場マッピングの作成は完了し、従来の後退速度式は修正の必要が無いことが確認された。これを受けて推力15 kN級モータを製作して最終確認を行う計画であったが、ノズルの製作に不具合が発生し、年度内に解決する目途が立たなかったため、次年度に繰り越された。
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| Research Progress Status |
27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 |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(10 results)
