2014 Fiscal Year Research-status Report
フライト環境下における電磁ヒートシールド効果に関する研究
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26820378
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
永田 靖典 岡山大学, 自然科学研究科, 助教 (20635594)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 航空宇宙工学 / 大気圏再突入機 / プラズマ流制御 / 電磁流体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，大気圏再突入機の熱防御法として提案されている電磁ヒートシールドについて，実際のフライト環境に近い気流条件下における実験計測と，その結果を用いた数値シミュレーションの検証を目的としており，本年度は，実験計測に向けた計測系の構築とその予備試験，および数値計算環境の構築を行った．
実験計測では，JAXA宇宙科学研究所の大口径ICP加熱器を使用することを想定しているが，この装置において電磁ヒートシールド効果を検証するために必要な計測系はこれまでに整備されていないため，その計測系の設計・製作・検証を行い，次年度以降の実際のデータ取得に向けた知見を蓄えた．特に，実験装置から発せられる高温ガスやノイズにより，計測系に悪影響を与える懸念があったが，予備試験の結果として問題無く動作することが確かめられた．ここで得られた知見は，このICP加熱器を拡充する上での知見となり得るものである．
数値シミュレーションについては，ICP加熱器実験における流れ場を模擬するための準備を進めた．具体的には，数値計算に必要な環境の構築を行い，これまでに研究代表者が開発した計算コードの改修を行った．その結果として，本年度に導入した最新のGPGPU計算環境下において，高い計算性能を発揮できることを確認した．本研究では，条件の異なる多数ケースの計算を実施していくことになるため，計算性能の高い環境を構築することは，今後の研究の推進につながるものである．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
実験計測について，当初の計画では本年度内にデータ取得を開始する予定であったが，計測系の具体的な設計を行うのに時間を要してしまい，予備試験を行うに留まっている．
本研究ではJAXA宇宙科学研究所の大口径ICP加熱器が作る空気プラズマを用いて電磁ヒートシールド効果を検証することを目指しているが，この実験装置は近年導入された装置であるため，たびたび改修が繰り返されており，年度当初の段階で計測系を設計するために必要な情報が十分ではなかった．また，研究代表者が年度途中で遠隔地へ異動となった関係で，実験スケジュールを組むのに苦慮し，十分な実験機会を得ることができなかったことが理由として挙げられる．とはいえ計測系についてはすでに構築済であり，今後これを用いてデータ取得を行うことができると考えている．
以上の理由により，達成度としては「やや遅れている」とした．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度に引き続き，ICP加熱器を用いた実験計測を行うとともに，数値シミュレーションとの比較を行うことで，電磁ヒートシールド効果に関する知見の蓄積を図っていく．本年度に構築した計測系を用いてデータ取得を進め，数値シミュレーションによる予測値との比較を行う．
ただし，ICP加熱器実験と平行して，岡山大学で整備を進めているアーク加熱風洞を用いた実験も進めていく．これを用いて，ICP加熱器実験において懸念される実験機会の少なさを補完する形で，計測系の検証とデータ取得を試みる．なお，このアーク加熱風洞はアルゴンプラズマ気流を生成する装置であるが，これに窒素を加えた気流を作ることで，気流条件を実フライト環境に近づけることを試みる．
一方，数値シミュレーションについては，実験データとの比較・検証を待たずに，実フライト環境下における電磁ヒートシールド効果についての検討も進めていく．
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| Causes of Carryover |
数値計算のために導入したワークステーションが，当初予想していた価格よりも安価に購入できたことが理由として挙げられる．なお，計算性能としては必要十分なものを備えていると考えている．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
実験計測に使用する計測系の整備費用に加えて，ICP加熱器装置と遠隔地となったことによる実験実施の際の旅費として使用していくことを予定している．また，ICP加熱器実験で使用する計測系を，岡山大学で整備を進めているアーク加熱風洞でも使用できるようにするための費用として使用していく．
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