| 研究課題/領域番号 |
19H02349
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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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 | 九州工業大学 |
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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)
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| 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)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 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 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2021年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2020年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2019年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
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| 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 / 航空宇宙 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の概要は，極低温超臨界圧下において，効率的な解析手法を導入した3次元非定常数値解析と高圧試験装置を用いて，ロケットエンジンやガスタービンエンジンなどで現れる多成分流体の混合拡散燃焼機構の解明を行う研究である．具体的な研究対象としては，化学種が異なる流体の同軸噴流の流動構造や燃焼機構を明らかにするものである．
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| 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，多成分流体解析及び実験を実施した．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た．そして酸水素移流問題及び水素雰囲気中に噴出する酸素噴流に対して，数値的な不安定性を改善して解析することが可能となった．粗い計算格子では，エネルギー方程式では断熱混合，圧力発展方程式では等積混合の解に近いことが示された．実験については，極低温窒素噴流に対してバックライト法，PIV及びBOSを用い，断面内速度分布や噴流中心軸に対する非定常変動モードの定量的な計測が可能になった．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ロケットエンジンやガスタービンエンジンの高圧な流動現象を明らかにするために数値解析及び実験を行った．数値解析では計算が安定にできるように改良し，実現象をより明確に把握することが可能になり，将来的にはより効率的なエンジンの設計に適用できることが期待される．また，数値解析単独では検証が不十分であることから，検証にも必要な定量的な実験データを取得することができた．そして新たな物理現象の存在を明らかにした．
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