2014 Fiscal Year Annual Research Report
極超音速希薄風洞を用いた希薄空力計測システムの構築と粒子計算表面モデルの開発
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25820414
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| Research Institution | Japan Aerospace Exploration Agency |
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Principal Investigator |
小澤 宇志 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発本部, 研究員 (70567544)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 航空宇宙工学 / 希薄風洞 / 数値解析 / 希薄気体力学 / DSMC / 極超音速流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
極超音速希薄風洞(HRWT; Hypersonic Rarefied Wind Tunnel)実験と粒子数値解析(DSMC; direct simulation Monte Carlo)を融合することにより，極超音速希薄気体空力現象の観測手法の確立とともに，物質表面係数測定法を確立することが目的である．主な研究の成果を以下に示す．
1. 極超音速希薄風洞性能評価技術の向上：(1)極超音速希薄流計測用ピトー管を開発し，ピトー圧分布計測を行った．また，希薄効果によるピトー圧補正モデルを開発することにより，気流特性評価精度が向上した．(2)吊り下げ式動圧計測と比較検証することにより，極超音速希薄流の評価技術が向上した．(3)極超音速希薄流の計測部における気流特性を計測(HRWT)-数値計算(DMSC)融合解析手法を用いて解明し，窒素ガスの過飽和領域の検証及び凝縮による影響評価を行うことにより，気流特性評価精度が向上した．
2. 極超音速希薄気体空力計測手法の確立：(1)球模型・平板模型を用い，CCDカメラを用いた二方向画像処理技術による表面熱適応係数計測手法を確立した．(2)エアロシェル形状の模型を用いた吊り下げ式極超音速希薄空力直接計測手法を確立した．
3. 計測(HRWT)-数値計算(DMSC)融合解析手法の確立とその結果：(1) 計測(HRWT)-数値計算(DMSC)融合解析手法を用いることにより，金属やカーボン系素材の表面熱適応係数決定精度の向上を図り，表面係数の物質依存性を評価した．(2)エアロシェル模型を用いたHRWT直接計測を行い，計測結果と数値解析を比較することにより，極超音速希薄領域(クヌーセン数0.1以上)における希薄空力特性の検証が可能となった．
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