研究概要 |
次世代の宇宙往還機が離陸時からマッハ3までの飛行領域まで使用するエジェクタジェットエンジンについて基礎研究をおこなった.本研究ではエジェクタジェットエンジンの中でも特に重要な混合部の圧縮性能に着目した.前年度において最も単純な一定断面混合部の圧縮性能について調べ,その支配パラメータを提案したことから,今年度はより実形状にちかい拡大混合部の性能に特に注目した.これまで拡大混合部の圧縮性能に特に着目した研究例はすくなく,そのため本研究ではまず実験によって基礎データの取得をおこなった.そして一定断面混合部に比べて,混合部出口における総圧が著しく減少することが分かった.この理由を調べるために,数値計算によって内部流れ場を詳細に調べ,断面積拡大に伴い,本来あるべき運動エネルギの変換が抑制されており,これが総圧損失の原因であることを明らかにした.さらに,拡大混合部出口の総圧を簡単に予測できる一次元モデルを提案し,実験値や数値計算の結果と比較した結果,極めてよい一致を得た.このように本研究の成果によって実験や数値計算によってしか調べることができなかった拡大混合部出口の総圧を,より簡単に予測できるようになることから,エジェクタジェットエンジンの設計効率化に直結する成果を得たといえる. また今年度に得た成果に,これまでの我々の研究の成果を組み合わせることにより,エジェクタジェットエンジンの設計を試みた.まず我々が提案した一次元モデルや支配パラメータから,混合部出口の状態を予測し,それをもとに寸法を決定した.つぎに反応を考慮した数値計算によって,エンジン内部の流れ場を調べ,事前予測値との比較をおこなった.その結果,事前予測値と良く一致すること,またエンジンの最高性能を得ることができることを明らかにした.
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