| 研究課題/領域番号 |
18K04558
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分24010:航空宇宙工学関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
中谷 辰爾 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (00382234)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | 液体ロケットエンジン / ピントル型噴射器 / 燃焼不安定性 / 動的モード分解 / データ駆動型アプローチ / マルチフラクタル解析 / ロケットエンジン燃焼 / エタノール / LOx / 振動燃焼 / スパース推定 / 燃焼振動 / モード解析 / 固有直交分解 / POD / DMD / ロケットエンジン / 液体酸素 / 化学発光 |
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| 研究成果の概要 |
本研究ではピントル型噴射器を用いた液体ロケットエンジンモデル燃焼器の燃焼実験を通して，ロケットエンジン開発において重要となる燃焼挙動や燃焼不安定性のメカニズムの理解を目指した．実験では不安定燃焼から安定燃焼への遷移が確認され，高速度画像ベースの動的モード分解，フラクタル性に着目した非線形解析や教師なし学習などの解析手法を用いて，振動状態の分類を行った．その結果，安定燃焼は不安定燃焼に比べて，様々なスケールの振動を含んでいる複雑な振動であることが示された．また，形状の異なる噴射器の微粒化特性の比較から，We数の増加による燃焼効率改善が示唆された．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ロケットエンジンの低コスト化，安全性向上に向けて，炭化水素燃料を用いた場合の燃焼特性を理解することは重要である．また，ロケットの再使用化や衛星の軌道要求の高まりから，高効率でのスロットリング性能を持つピントル型噴射器に注目が集まっている．本研究の結果からデータドリブン手法を用いた，振動状態の把握の可能性が示され，将来的に振動の抑制や制御に応用することができると考えられる．さらに，本研究で得られた微粒化特性と燃焼挙動関連性は，噴射器設計において有用な指標となりうる．
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