ロケットエンジン噴射器流れにおける微粒化・燃焼統一解析モデル構築に関する研究

• 研究課題/領域番号: 19760572
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 清水 和弥 東京大学, 大学院・工学系研究科, 特任助教 (80373447)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 2,760千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 360千円); 2009年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2008年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2007年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: 航空宇宙流体・推進 / 数値流体力学 / 燃焼 / 気液二相流 / ロケットエンジン / 水素 / 酸素 / 数値解析 / 微粒化 / 超臨界 / 実在流体 / 非保存型スキーム

研究概要

液体ロケットエンジン燃焼においては,燃料・酸化剤の混合過程が燃焼の安定性に直結する.その様子は燃焼圧力によって大きく異なるが,本研究では将来的に幅広い圧力範囲に適用可能な数値解析手法の構築を目的とした研究に取り組んだ.そのために必須となる燃焼反応モデル,熱物性等の詳細な検討を行うとともに,水素・酸素の混合や燃焼過程の圧力依存について検討し,今後の数値解析モデル構築へ向けた基礎となる多くの知見を得た.

研究成果

• [雑誌論文] 概論:現状と問題点-液体ロケットエンジンのシミュレーションとモデリング- (2010)
  • 著者名/発表者名: 清水和弥, 津田伸一, 井上智博, 山西伸宏, 姫野武洋, 越光男
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会誌 vol.58 ページ: 97-104
  • 査読あり
• [雑誌論文] ロケットポンプにおける極低温キャビテーション性能/安定性評価に向けて (2010)
  • 著者名/発表者名: 津田伸一, 竹内伸太郎, 清水和弥, 谷直樹
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会誌 vol.58 ページ: 145-150
  • 査読あり
• [雑誌論文] 超臨界燃焼現象の詳細理解と開発への応用に向けた取り組み
  • 著者名/発表者名: 清水和弥, 大門優, 越光男
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会誌 (掲載予定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] ロケットエンジン熱流体解析のための熱・輸送物性
  • 著者名/発表者名: 清水和弥, 越光男, 津田伸一, 塩見淳一郎
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会誌 (掲載予定)
  • 査読あり
• [学会発表] Numerical Study on the Deformation of an Oxygen Droplet in a Hydrogen Stream at High Pressures (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Shimizu
  • 学会等名: The Asian Joint Conference on Propulsion and Power 2010(AJCPP2010)
  • 発表場所: Miyazaki, Japan.
  • 年月日: 2010-03-05
• [学会発表] Numerical Study on the Deformation of an Oxygen Droplet in a Hydrogen Stream at High Pressures (2010)
  • 著者名/発表者名: 清水和弥
  • 学会等名: The Asian Joint Conference on Propulsion and Power 2010
  • 発表場所: Miyazaki, Japan
  • 年月日: 2010-03-05
• [学会発表] 高圧水素雰囲気中における酸素液滴挙動の数値解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 清水和弥
  • 学会等名: 第47回燃焼シンポジウム
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2009-12-05
• [学会発表] RCCE法による詳細反応機構の効率的時間積分法の開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 清水和弥
  • 学会等名: 第47回燃焼シンポジウム
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2009-12-04
• [学会発表] 分子間ポテンシャルに基づいた水素・酸素および混合系の熱物性推算 (2009)
  • 著者名/発表者名: 清水和弥, 越光男
  • 学会等名: 第30回日本熱物性シンポジウム
  • 発表場所: 米沢
  • 年月日: 2009-10-29
• [学会発表] 水素酸素詳細反応機構の安定な時間積分法と燃焼流解析への応用に関する検討 (2009)
  • 著者名/発表者名: 清水和弥, 越光男
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2009
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-09-03
• [学会発表] A Noble Kinetic Model of H2/O2 System Applicable to Liquid Rocket Engine Combustion (2009)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Shimizu
  • 学会等名: 45th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, AIAA-2009-4968
  • 発表場所: Denvor, USA.
  • 年月日: 2009-08-04
• [学会発表] A Noble Kinetic Model of H2/O2 System Applicable to Liquid Rocket Engine Combustion (2009)
  • 著者名/発表者名: 清水和弥
  • 学会等名: 45th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit
  • 発表場所: Denver, USA
  • 年月日: 2009-08-04
• [学会発表] 高圧水素/酸素燃焼反応機構の基礎検討 (2009)
  • 著者名/発表者名: 清水和弥
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会2009年北部支部講演会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2009-03-12
• [学会発表] Study on the Occurrence of the Liquid Jet and the Bubble Breakup in a Convergent Divergent Channel Flow (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Shimizu
  • 学会等名: XXII International Congress of Theoretical and Applied Mechanics (ICTAM 2008)
  • 発表場所: Adelaide, Australia
  • 年月日: 2008-08-28
• [学会発表] Study on the Occurrence of the Liquid Jet and the Bubble Breakup in a Convergent Divergent Channel Flow (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Shimizu
  • 学会等名: XXII International Congress of Theoretical and Applied Mechanics(ICTAM 2008)
  • 発表場所: Adelaide, Australia
  • 年月日: 2008-08-28
• [学会発表] Two-Phase Flow Analysis on the Occurrence of the Liquid Jet into a Bubble in a Convergent Divergent Channel (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Shimizu
  • 学会等名: 8th World Congress on Computational Mechanics(WCCM8)
  • 発表場所: Venice, Italy
  • 年月日: 2008-07-02
• [学会発表] Two-Phase Flow Analysis on the Occurrence of the Liquid Jet into a Bubble in a Convergent Divergent Channel (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Shimizu
  • 学会等名: 8th World Congress on Computational Mechanics (WCCM8)
  • 発表場所: Venice, Italy
  • 年月日: 2008-06-02
• [学会発表] Study on Development of Unified Simulation Method for Atomization and Combustion in a Coaxial Injector Flow (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Shimizu
  • 学会等名: 46th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit
  • 発表場所: Reno, USA
  • 年月日: 2008-01-07
• [学会発表] Study on Development ofUnified Simulation Method for Atomization and Combustion in a Coaxial Injector Flow (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Shimizu
  • 学会等名: 46th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhib it
  • 発表場所: Reno, Nevada, USA
  • 年月日: 2008-01-07
• [学会発表] ベンチュリ管スロート部を通過する単一気泡に生じる液柱ジェットの数値シミュレーション (2007)
  • 著者名/発表者名: 清水和弥
  • 学会等名: 第21回数値流体力学講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2007-12-19
• [備考]
  • URL: http://www.rocketlab.t.u-tokyo.ac.jp/