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同軸噴射器形状が極低温高圧推進剤の混合拡散燃焼過程へ及ぼす影響の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15H04202
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
研究機関九州工業大学

研究代表者

坪井 伸幸  九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (40342620)

研究分担者 寺本 進  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30300700)
連携研究者 越 光男  横浜国立大学, 環境情報研究院, 客員教授 (20133085)
林 光一  青山学院大学, 理工学部, 名誉教授 (60156437)
徳増 崇  東北大学, 流体科学研究所, 教授 (10312662)
津田 伸一  九州大学, 大学院工学研究院, 准教授 (00466244)
寺島 洋史 (石原 洋史)  北海道大学, 大学院工学研究院, 准教授 (20415235)
清水 太郎  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 研究員 (00446600)
朝原 誠  岐阜大学, 大学院工学研究科, 助教 (40633045)
森井 雄飛  早稲田大学, 次世代自動車研究機構, 次席研究員(専任講師クラス) (50707198)
永島 浩樹  琉球大学, 工学部, 助教 (00759144)
武藤 大貴  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門・宇宙航空プロジェクト, 研究員 (80795815)
小澤 晃平  九州工業大学, 大学院工学研究院, 助教 (90801879)
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 *注記
16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
2017年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2016年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2015年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
キーワードロケット / 航空宇宙工学 / 流体工学 / 熱工学 / 水素 / 超臨界流体 / 燃焼
研究成果の概要

高圧条件下での超臨界燃焼流体に対する熱力学的特性・流体力学的特性を明らかにするために,(1)単成分流体解析(2)多成分流体解析(3)実験 を実施した.単成分流体解析では,ILES/RANS hybrid法を用いて同軸の極低温超臨界窒素噴流を解析し,平均内側噴流長さについて過去の実験や数値計算との比較により妥当な結果を得ることができた.多成分流体解析については,エネルギー方程式と圧力発展方程式の両方を解くハイブリッド法を開発し,圧力振動を抑制することが可能となった.実験については,冷却チャネル内を流れる超臨界・亜臨界条件下の極低温窒素流について可視化画像や温度分布などを取得した.

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (30件) (うち国際学会 18件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] A molecular dynamics study of nuclear quantum effect on diffusivity of hydrogen molecule2017

    • 著者名/発表者名
      Nagashima H.、Tsuda S.、Tsuboi N.、Hayashi A. K.、Tokumasu T.
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 147 号: 2 ページ: 024501-024501

    • DOI

      10.1063/1.4991732

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characteristics of Jet-Mixing at Supercritical Pressure: Effects of Recess Length and Post Height2016

    • 著者名/発表者名
      D. Muto, H. Terashima, N. Tsuboi
    • 雑誌名

      TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN

      巻: 14,No. ists30

    • NAID

      130005172064

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Extraction of the Density Fluctuations in Diatomic Fluids Around the Critical Points Using Molecular Dynamics Simulation2015

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Tsuda, Masato Tomi, Nobuyuki Tsuboi, Shohei Ikawa, and Takashi Tokumasu
    • 雑誌名

      Journal of Nanoscience and Nanotechnology

      巻: 15 号: 4 ページ: 3117-3120

    • DOI

      10.1166/jnn.2015.9623

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Modified Two-state Empirical Valence Bond Model for Proton Transport in Aqueous Solution2015

    • 著者名/発表者名
      Takuya Mabuchi, Akinori Fukushima and Takashi Tokumasu
    • 雑誌名

      Jounal of Chemical Physics

      巻: 143 号: 1 ページ: 14501-14501

    • DOI

      10.1063/1.4926394

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Molecular Dynamics Simulation of Channel Size Dependence of the Friction Coefficient between a Water Droplet and a Nanochannel Wall2015

    • 著者名/発表者名
      Akinori Fukushima, Toshiki Mima, Ikuya Kinefuchi, and Takashi Tokumasu
    • 雑誌名

      THE JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C

      巻: 119 号: 51 ページ: 2839628404-2839628404

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.5b07951

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 二成分Lennard-Jones 流体における対応状態原理の成立性2018

    • 著者名/発表者名
      髙橋竜二,坪井伸幸,徳増崇,津田伸一
    • 学会等名
      日本機械学会 九州支部 第71期総会・講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Molecular dynamics simulation of a cavitation bubble collapsing or oscillation and its comparison with bubble dynamics formulation2017

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Tsuda, Hiromasa Hyodo, Satoshi Watanabe
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Micro and Nano Technology
    • 発表場所
      Centennial Hall Kyushu University School of Medicine(Fukuoka, Fukuoka)
    • 年月日
      2017-03-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超臨界乱流流れにおける伝熱劣化現象の数値解析2017

    • 著者名/発表者名
      都木 貴彦, 寺本 進, 岡本 光司
    • 学会等名
      第57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
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 超臨界混合系におけるcubic型状態方程式に対する古典的混合則の精度検証2017

    • 著者名/発表者名
      髙橋竜二,津田伸一,坪井伸幸
    • 学会等名
      日本機械学会九州学生会第48回卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      琉球大学(沖縄県中頭郡)
    • 年月日
      2017-03-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Numerical Simulation for Effects of Pressure on Cryogenic Coaxial Jet under Supercritical Pressure2017

    • 著者名/発表者名
      Takahide ARAKI, Daiki MUTO, Hiroshi TERASHIMA, Nobuyuki TSUBOI
    • 学会等名
      2017 AIAA Science and Technology Forum and Exposition
    • 発表場所
      Grapevine(USA)
    • 年月日
      2017-01-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical Simulation of Heat Transfer Flow-Field under Transcritical Condition2017

    • 著者名/発表者名
      Takahiko Toki, Susumu Teramoto, Koji Okamoto
    • 学会等名
      55th AIAA Aerospace Sciences Meeting
    • 発表場所
      Grapevine(USA)
    • 年月日
      2017-01-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Validation of applicability of classical mixing rule in a van der Waals type equation of state for oxygen-hydrogen mixture system2017

    • 著者名/発表者名
      Ryuji Takahashi, Nobuyuki Tsuboi, Takashi Tokumasu, Shin-ichi Tsuda
    • 学会等名
      The 13th International Symposium on Experimental and Computational Aerothermodynamics of Internal Flows
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Validation of classical mixing rule coupled with a cubic equation of state for the thermodynamic properties in oxygen-hydrogen mixture system2017

    • 著者名/発表者名
      Ryuji Takahashi, Nobuyuki Tsuboi, Takashi Tokumasu, Shin-ichi Tsuda
    • 学会等名
      The Ninth JSME-KSME Thermal and Fluids Engineering Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Validation of classical mixing rule in van der Waals type equation of state applied to a non-ideal binary mixture fluid2017

    • 著者名/発表者名
      Ryuji Takahashi, Nobuyuki Tsuboi, Takashi Tokumasu, Shin-ichi Tsuda
    • 学会等名
      Fourteenth International Conference on Flow Dynamics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 圧力発展方程式を用いた超臨界・多成分噴流に関する数値解析2017

    • 著者名/発表者名
      荒木天秀,武藤大貴,寺島洋史,坪井伸幸
    • 学会等名
      第31回数値流体力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Numerical Study of Cryogenic Hydrogen Jet in Crossflow under Supercritical Pressures2017

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Kozuka, Daiki Muto, Hiroshi Terashima, Nobuyuki Tsuboi
    • 学会等名
      Asia-Pacific International Symposium on Aerospace Technology
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Direct Numerical Simulation of Heated Cryogenic Channel Flow at Supercritical Pressure2017

    • 著者名/発表者名
      Takahiko Toki, Susumu Teramoto and Koji Okamoto
    • 学会等名
      53rd AIAA/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超臨界圧下における遷臨界チャネル乱流流れ場のスケーリング2017

    • 著者名/発表者名
      都木貴彦, 寺本進, 岡本光司
    • 学会等名
      日本流体力学会 年会2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] A Discussion of Noncondensable Gas Effect on Homogeneous Bubble Nucleation in a Simple Liquid2016

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Tsuda, Daiki Yasui, Satoshi Watanabe
    • 学会等名
      13th International Conference on Flow Dynamics
    • 発表場所
      Sendai International Center(Miyagi, Sendai)
    • 年月日
      2016-10-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 分子動力学法を用いたアイオノマ薄膜内部の水クラスタ構造とプロトン輸送特性の相関に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      青地成二、馬渕拓哉、徳増崇
    • 学会等名
      日本機械学会2016年度年次大会
    • 発表場所
      九州大学(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2016-09-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 伝熱劣化が生じる超臨界乱流伝熱場の数値解析2016

    • 著者名/発表者名
      都木 貴彦, 寺本 進, 岡本 光司
    • 学会等名
      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
      2016-09-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Molecular Dynamics Study on Proton Transport in Supported Nafion Ionomer Thin Films on Lennard-Jones Walls2016

    • 著者名/発表者名
      Joji Aochi, Takuya Mabuchi and Takashi Tokumasu
    • 学会等名
      30th Conference of The European Colloid and Interface Society
    • 発表場所
      Rome(Italy)
    • 年月日
      2016-09-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of the Quantum Effect of Hydrogen on Potential Barrier by Molecular Simulation2016

    • 著者名/発表者名
      Shohei Ikawa, Hiroki Nagashima, Shin-ichi Tsuda and Takashi Tokumasu
    • 学会等名
      15th International Symposium on Hydrogen-Metal Systems
    • 発表場所
      Interlaken(Switzerland)
    • 年月日
      2016-08-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超臨界圧下における同軸噴流への圧力の影響に関する数値解析2016

    • 著者名/発表者名
      荒木天秀,武藤大貴,寺島洋史,坪井伸幸
    • 学会等名
      第48回流体力学講演会/第34回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
    • 発表場所
      金沢歌劇座(石川県金沢市)
    • 年月日
      2016-07-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Cavitation simulation using a new simple homegeneous cavitation model2016

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Watanabe, Wakana Tsuru, Yuya Yamamoto, Shin-ichi Tsuda
    • 学会等名
      16TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON TRANSPORT PHENOMENA AND DYNAMICS OF ROTATING MACHINERY
    • 発表場所
      Hawai(USA)
    • 年月日
      2016-04-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 分子シミュレーションを用いた超臨界混合系における古典的混合則の精度検証2016

    • 著者名/発表者名
      谷口 正興, 津田 伸一,坪井 伸幸
    • 学会等名
      日本機械学会九州支部第69期総会・講演会
    • 発表場所
      熊本大学工学部(熊本県)
    • 年月日
      2016-03-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 超臨界圧一様流中に直交噴射される極低温水素の数値解析:混合に対する噴射条件の影響2016

    • 著者名/発表者名
      小塚悟史, 武藤大貴, 寺島洋史, 坪井伸幸
    • 学会等名
      日本機械学会第47回卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      鹿児島工業高等専門学校(鹿児島県霧島市)
    • 年月日
      2016-03-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Mixing Characteristics of a Recessed Coaxial Jet at Supercritical Pressure2016

    • 著者名/発表者名
      Daiki Muto, Nobuyuki Tsuboi, Hiroshi Terashima
    • 学会等名
      AIAA SciTech2016
    • 発表場所
      サンディエゴ(アメリカ)
    • 年月日
      2016-01-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超臨界圧力下における極低温同軸噴流の3 次元数値解析2015

    • 著者名/発表者名
      武藤大貴,寺島洋史,坪井伸幸
    • 学会等名
      第29回数値流体力学シンポジウム
    • 発表場所
      九州大学応用力学研究所(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 臨界平行噴流に関する数値解析:噴射条件の影響について2015

    • 著者名/発表者名
      荒木天秀,武藤大貴,寺島洋史,坪井伸幸
    • 学会等名
      第29回数値流体力学シンポジウム
    • 発表場所
      九州大学応用力学研究所(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Large Scale Molecular Simulations for Transport Phenomena in Polymer Electrolyte Fuel Cell2015

    • 著者名/発表者名
      Takashi Tokumasu
    • 学会等名
      Nanotechnology Congress & Expo
    • 発表場所
      フランクフルト(ドイツ)
    • 年月日
      2015-08-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical Study of Heat Transfer Characteristics in Supercritical Channel Flow2015

    • 著者名/発表者名
      Takahiko TOKI, Susumu TERAMOTO, Soshi KAWAI, Koji OKAMOTO
    • 学会等名
      30th International Symposium on Space Technology and Science
    • 発表場所
      神戸コンベンションセンター(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-07-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characteristics of Jet-Mixing at Supercritical Pressure for Coaxial Rocket Injector Design2015

    • 著者名/発表者名
      Daiki Muto, Nobuyuki Tsuboi, Hiroshi Terashima
    • 学会等名
      30th International Symposium on Space Technology and Science
    • 発表場所
      神戸コンベンションセンター(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-07-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of the Recess Length on Supercritical Jet Mixing of Co-planar/Axial Injectors2015

    • 著者名/発表者名
      Daiki Muto, Nobuyuki Tsuboi, Hiroshi Terashima
    • 学会等名
      6th European Conference for Aeronautics and Space Sciences (EUCASS)
    • 発表場所
      クラコー(ドイツ)
    • 年月日
      2015-06-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular Dynamics Study of Water Cluster Properties in Polymer Electrolyte Membrane2015

    • 著者名/発表者名
      Takuya Mabuchi and Takashi Tokumasu
    • 学会等名
      International Symposium on Micro and Nano Technology
    • 発表場所
      カルガリー(カナダ)
    • 年月日
      2015-05-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 九州工業大学大学院工学研究院機械知能工学研究系 反応流体力学研究室ホームページ

    • URL

      http://www.mech.kyutech.ac.jp/rfd/index.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書 2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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