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ハイブリッドロケットの燃焼不安定性の数値解析

研究課題

研究課題/領域番号 18J14267
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 航空宇宙工学
研究機関東京大学

研究代表者

KARTHIKEYAN GOUTHAM  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
600千円 (直接経費: 600千円)
2018年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
キーワードHybrid Rocket / Combustion Stability / Numerical Modeling
研究実績の概要

A computational model of a hybrid rocket motor has been developed for the purpose of simulation of internal ballistics and transient behavior such as combustion instabilities. The numerical model is validated against experiments for prediction of steady state regression rates. In the unsteady time-dependent simulation, the unsteady convective heat flux is modelled by the application of a temporal boundary layer delay of the steady state form of wall heat flux to the changes in the regression rate. With analogy to a simple non-linear oscillating system, it is shown that such a delay can result in negative damping in the system causing self-excited oscillations. Upon this modelling, an unstable region ensues. At first an oscillating periodic increase in the regression rate and chamber pressure is observed (linear regime), which then proceeds into a non-linear limit cycle. A positive DC shift in the chamber pressure is also observed. The frequencies of different natural modes (including the intrinsic hybrid oscillation mode) predicted by the model are found to be in good agreement with theoretical prediction. Parametric analyses have been carried out with different motor configurations. Their effect on the predicted values of DC shift and RMS amplitude is reported. Comparison against the prediction of non-linear limit cycle amplitude is performed for experimental data in literature, showing good agreement. It is concluded that using such a novel approach, a hybrid rocket motor designer can study the stability characteristics of the motor being designed.

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (2件)

すべて 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Numerical Parametric Analysis of Combustion Instability in Axial-Injected Hybrid Rocket Motors2018

    • 著者名/発表者名
      Karthikeyan Goutham、Shimada Toru
    • 雑誌名

      Journal of Propulsion and Power

      巻: 34 号: 6 ページ: 1542-1552

    • DOI

      10.2514/1.b36826

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Validation Against Experimental Data of Numerical Prediction of Characteristics of Combustion Instability in Hybrid Rocket Motors2018

    • 著者名/発表者名
      Goutham Karthikeyan
    • 学会等名
      69th International Astronautical Congress, Bremen, Germany
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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