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宇宙用MPDスラスタのプラズマ電磁流体・熱連成モデルの構築と実機設計への展開

Research Project

Project/Area Number 15J10821
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Aerospace engineering
Research InstitutionJapan Aerospace EXploration Agency (2016)
Tokyo Institute of Technology (2015)

Principal Investigator

川﨑 央  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥2,170,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords電気推進 / 電磁流体 / プラズマ / 放電 / シース / 電極 / 宇宙推進
Outline of Annual Research Achievements

特別研究員の第2年度(最終年度)としてMPD(magnetoplasmadynamic)スラスタの研究に取り組み,主に IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) Transaction of Plasma Scienceに1編の論文を投稿するなどの成果を残した.
具体的には,詳細な静電シースモデルを数値シミュレーションモデルに取り入れ,プラズマの電磁流体モデルおよび電極の熱モデルを接続,連成することで,スラスタ内でのプラズマと電極の相互作用をはじめて2次元数値シミュレーションにより検討した.シミュレーション結果と既往の実験結果との比較検討から,構築したシミュレーションモデルが妥当であることを確認し,これに基づいてMPDスラスタのスケーリング効果について議論を行った.
上述のスケール効果を踏まえ,より高性能な大電力MPDスラスタの定常作動を,実験室環境で模擬するためのスケールダウン機の設計製作に着手した.最終的には,実験室規模の真空設備で,熱平衡状態に達したスラスタの作動試験を行い,スケール効果を併せて考慮することで,実使用に供されるフルスケールスラスタの設計則の検証を目指す予定であったが,年度途中での身分変更(特別研究員辞退)により当初計画は全うできなかったものの,数値モデルを検証するための実験装置の製作が完了した.

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2017 2016 2015

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] MPDスラスタの放電電流経路と推進性能に関す数値的検討2016

    • Author(s)
      川崎央,窪田健一,船木一幸,奥野喜裕
    • Journal Title

      電気学会論文誌A

      Volume: 136 Pages: 135-140

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 水素MPDスラスタの放電電流経路に関する数値的検討2016

    • Author(s)
      川崎央,窪田健一,船木一幸,奥野喜裕
    • Journal Title

      電気学会論文誌A

      Volume: 136 Pages: 141-146

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 水素MPDスラスタにおける推進性能の陽極依存性に関する数値的検討2017

    • Author(s)
      田内思担,中根昌克,川﨑央,窪田健一,船木一幸
    • Organizer
      平成28年度宇宙輸送シンポジウム
    • Place of Presentation
      相模原
    • Year and Date
      2017-01-19
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] MPDスラスタのスケール効果に関する数値的検討2016

    • Author(s)
      佃麻里子,川﨑央,奥野喜裕
    • Organizer
      電気学会 新エネルギー・環境研究会
    • Place of Presentation
      日立
    • Year and Date
      2016-11-11
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] A Coupled MHD and Thermal Model Including Electrostatic Sheath for Magnetoplasmadynamic Thruster Simulation2016

    • Author(s)
      A. Kawasaki, K. Kubota, I. Funaki, Y. Okuno
    • Organizer
      69th Annual Gaseous Electronics Conference
    • Place of Presentation
      Bochum, Germany
    • Year and Date
      2016-10-10
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 自己誘起磁場型MPDスラスタの電磁流体・熱連成シミュレーション2016

    • Author(s)
      川﨑央,窪田健一,船木一幸,奥野喜裕
    • Organizer
      第60回宇宙科学技術連合講演会
    • Place of Presentation
      函館
    • Year and Date
      2016-09-09
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 自己誘起磁場型MPDスラスタのスケール則に関する数値的検討2016

    • Author(s)
      佃麻里子,川﨑央,窪田健一,船木一幸,奥野喜裕
    • Organizer
      第60回宇宙科学技術連合講演会
    • Place of Presentation
      函館
    • Year and Date
      2016-09-09
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 水素MPDスラスタの推進性能の陽極形状依存性に関する数値解析2016

    • Author(s)
      田内思担,中根昌克,川﨑央,窪田健一,船木一幸
    • Organizer
      第60回宇宙科学技術連合講演会
    • Place of Presentation
      函館
    • Year and Date
      2016-09-09
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 電磁流体・陰極シース連成解析によるMPDスラスタの性能スケーリングに関する検討2016

    • Author(s)
      佃麻里子,川崎央,奥野喜裕
    • Organizer
      電気学会全国大会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2016-03-18
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] MPDスラスタの電磁流体・熱連成シミュレーション2015

    • Author(s)
      川崎央,窪田健一,船木一幸,奥野喜裕
    • Organizer
      宇宙科学技術連合講演会
    • Place of Presentation
      鹿児島
    • Year and Date
      2015-10-08
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] MPDスラスタの放電電流経路に関する数値的検討2015

    • Author(s)
      川崎央,藤本悠太,窪田健一,船木一幸,奥野喜裕
    • Organizer
      電気学会 新エネルギー・環境研究会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2015-09-29
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] MHD and Thermal Coupled Simulation of an MPD Thruster2015

    • Author(s)
      Akira Kawasaki, Kenichi Kubota, Ikkoh Funaki, Yoshihiro Okuno
    • Organizer
      Joint Propulsion Conference
    • Place of Presentation
      Orlando, USA
    • Year and Date
      2015-07-27
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] lasma Flow Simulation of an MPD Thruster with an Electrode Model2015

    • Author(s)
      Akira Kawasaki, Kenichi Kubota, Ikkoh Funaki, Yoshihiro Okuno
    • Organizer
      International Electric Propulsion Conference
    • Place of Presentation
      Kobe, Japn
    • Year and Date
      2015-07-08
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] MPDスラスタ内の放電電流経路に関する数値シミュレーション2015

    • Author(s)
      藤本悠太,川崎央,奥野喜裕
    • Organizer
      流体力学講演会/航空宇宙シミュレーション技術シンポジウム
    • Place of Presentation
      駒場
    • Year and Date
      2015-07-03
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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