極低温ロケット上段推進系における気液二相熱伝達特性と数値的予測手法の総合的研究

• 研究課題/領域番号: 15H04198
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 姫野 武洋 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (60376506)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円); 2017年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2016年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2015年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
• キーワード: ロケット / 極低温 / 気液二相流 / 相変化 / 数値流体解析 / 液体ロケット / 推進薬管理 / スロッシング / 推進・エンジン / 計算力学 / 表面張力 / 落下塔

研究成果の概要

極低温ロケットを想定した加速度環境における自由表面流を対象とし、極低温推進薬のスロッシングによって促進される界面熱伝達と相変化が引き起こす密閉容器内部の圧力変動と界面張力が卓越する微小重力環境に置かれた液体貯蔵容器あるいは少流量管路での流動特性について、実験的手法と独自の数値流体解析の両方を用いて考察し、宇宙機の推進薬管理に有用な学術的知見を獲得するとともに、定量的予測手法の構築を行った。

研究成果

• [国際共同研究] NASA Glenn Research Center(米国)
• [国際共同研究] NASA Glenn Research Center(米国)
• [雑誌論文] Normalized Spray Flux Distribution in Impinging Atomization (2017)
  • 著者名/発表者名: C. Inoue, J. Kouwa, T. Watanabe, T. Himeno, S. Uzawa and S. Matsuno
  • 雑誌名: Trans. Japan Soc. Aero. Space Sci 巻: 60 ページ: 255-258
  • NAID: 130005700649
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Trailing Edge Size on the Droplet Distribution Downstream of the Blade (2017)
  • 著者名/発表者名: Baber Javed, Toshinori Watanabe, Takehiro Himeno and Seiji Uzawa
  • 雑誌名: Journal of Thermal Science and Technology 巻: 12
  • 査読あり
• [学会発表] 非定常加速度環境における管内気液二相流挙動の数値解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩永健太郎，姫野武洋，渡辺紀徳，井上智博，佐久間康典，立石敦，梅村悠
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会第53回航空原動機・宇宙推進講演会
  • 発表場所: 沖縄県市町村自治会館, 沖縄県那覇市
  • 年月日: 2017-03-09
• [学会発表] 液温成層厚みが極低温流体のスロッシングと圧力変動に及ぼす影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 古市侑太郎，大橋昭文，亀山頌互，幅大地，佐久間康典，鵜沢聖治，姫野武洋，渡辺紀徳
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会第53回航空原動機・宇宙推進講演会
  • 発表場所: 沖縄県市町村自治会館, 沖縄県那覇市
  • 年月日: 2017-03-09
• [学会発表] 上段エンジン予冷予測に向けた冷却シミュレーション開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 梅村悠，姫野武洋，大平勝秀，河南治，杵淵紀世志，小林弘明
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会第53回航空原動機・宇宙推進講演会
  • 発表場所: 沖縄県市町村自治会館, 沖縄県那覇市
  • 年月日: 2017-03-09
• [学会発表] Experimental and Numerical Investigation on Pressure Change in Cryogenic Sloshing with a Ring Baffle (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Ohashi, Y. Furuichi, D. Haba, Y. Sakuma, S.Uzawa, T. Himeno and Toshinori Watanabe
  • 学会等名: AIAA 2017-4760, The 53rd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, 10-12 July 2017, Atlanta, GA
  • 国際学会
• [学会発表] バッフル板が極低温流体のスロッシングと圧力変動に及ぼす影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大橋昭文, 亀山頌互, 幅大地, 佐久間康典, 鵜沢聖治, 姫野武洋, 渡辺紀徳
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会第60回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 函館アリーナ, 北海道函館市
  • 年月日: 2016-09-06
• [学会発表] Experimental Investigation on Liquid Acquisition Devices by Mesh-type Baffles (2016)
  • 著者名/発表者名: S.Hamajima, T.Himeno, Y.Sakuma, T,Watanabe, Y.Umemura, H.Negishi, K.Ishikawa, S.Uzawa
  • 学会等名: The 52nd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit
  • 発表場所: Salt Lake City, UT
  • 年月日: 2016-07-25
  • 国際学会
• [学会発表] Boiling Flow of Liquid Nitrogen in Complicated Channels under Low-gravity Condition (2016)
  • 著者名/発表者名: T.Himeno, W.Sarae, K.Kinefuchi, Y. Umemura, H.Kobayashi, S.Nonaka
  • 学会等名: Space Propulsion 2016
  • 発表場所: Rome, Itary
  • 年月日: 2016-05-02
  • 国際学会
• [学会発表] Numerical Prediction of Liquid Nitrogen Line Chill-down Processes by Direct Interface Tracking Approach (2016)
  • 著者名/発表者名: Y.Umemura, T.Himeno, O.Kawanami, K.Kinefuchi, H.Negishi
  • 学会等名: Space Propulsion 2016
  • 発表場所: Rome, Itary
  • 年月日: 2016-05-02
  • 国際学会
• [学会発表] Experimental Study on Sloshing with Phase Change using Liquid Nitrogen (2016)
  • 著者名/発表者名: D.Haba, T. Himeno, T.Watanabe,C. Inoue, S.Uzawa, S.Nonaka, Y. Umemura
  • 学会等名: Space Propulsion 2016
  • 発表場所: Rome, Itary
  • 年月日: 2016-05-02
  • 国際学会
• [学会発表] Flow Interaction by Multi Doublet Injectors (2016)
  • 著者名/発表者名: C.Inoue, T. Himeno, T.Watanabe
  • 学会等名: Space Propulsion 2016
  • 発表場所: Rome, Itary
  • 年月日: 2016-05-02
  • 国際学会
• [学会発表] Experimental Study on Sloshing with Phase Change using Liquid Nitrogen (2016)
  • 著者名/発表者名: D.Haba, T. Himeno, T.Watanabe,C. Inoue, S.Uzawa, S.Nonaka, Y. Umemura
  • 学会等名: Asian Joint Conference on Propulsion and Power 2016
  • 発表場所: Sanport Hall Takamatsu, Kagawa, Japan
  • 年月日: 2016-03-17
  • 国際学会
• [学会発表] Study on Propellant Management Devices by Mesh-type Baffles (2016)
  • 著者名/発表者名: S.Hamajima, T.Himeno, Y.Sakuma, T,Watanabe, S.Uzawa, Y.Umemura, H.Negishi, K.Ishikawa
  • 学会等名: Asian Joint Conference on Propulsion and Power 2016
  • 発表場所: Sanport Hall Takamatsu, Kagawa, Japan
  • 年月日: 2016-03-17
  • 国際学会
• [学会発表] Sounding Rocket Experiment on Chill-down Process with Liquid Nitrogen in a Complex Channel (2015)
  • 著者名/発表者名: W.Sarae, K.Kinefuchi, Y. Umemura, D.Yabusaki, D.Sugimori, T.Fujita, K.Okita, H.Kobayashi, T.Himeno, T.Sato,S.Nonaka
  • 学会等名: The 51st AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit
  • 発表場所: Orlando, FL.
  • 年月日: 2015-07-27
  • 国際学会
• [学会発表] Numerical Modeling of Boiling Flow in a Cryogenic Propulsion System (2015)
  • 著者名/発表者名: Y.Umemura, T.Himeno, K.Kinefuchi, N.Tani, H. Negishi, H.Kobayashi, K.Ohira
  • 学会等名: he 51st AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit
  • 発表場所: Orlando, FL.
  • 年月日: 2015-07-27
  • 国際学会
• [学会発表] Numerical Simulation on Unsteady Cavitation by Direct Interface Tracking Approach (2015)
  • 著者名/発表者名: N.Takeda, T.Himeno, Y.Umemura, T.Watanabe
  • 学会等名: The 30th International Symposium on Space Technology and Science
  • 発表場所: Kobe International Conference Center, Hyogo, Japan
  • 年月日: 2015-07-04
  • 国際学会
• [学会発表] Conceptual Design and Testing of Propulsion Systems for Reusable Sounding Rocket (2015)
  • 著者名/発表者名: N.Masuda, K.Ishikawa, I.Igarashi, H.Kawato, S.Nonaka, T.Ito, T.Himeno
  • 学会等名: The 30th International Symposium on Space Technology and Science
  • 発表場所: Kobe International Conference Center, Hyogo, Japan
  • 年月日: 2015-07-04
  • 国際学会