| 研究課題/領域番号 |
19K04842
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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 | 高知工科大学 |
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研究代表者 |
荻野 要介 高知工科大学, システム工学群, 講師 (90586463)
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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 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
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| キーワード | 衝突輻射モデル / 高エンタルピー流の数値計算 / 原子・分子過程 / 輻射熱輸送 / 分光計測 / 熱化学非平衡流 / 極超音速流 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
大気圏突入時に宇宙機が経験する過酷な空力・輻射加熱環境における熱化学非平衡性や輻射熱輸送の物理モデル化に関して本研究では, 実現象により即した, 従来法の代替となり得る新たな非平衡モデルを創設・提案することを目的とする. まず, 既存の非平衡モデルで簡略化されてきた流体内部における量子力学的状態ごとの質量保存則を圧縮性 Navier-Stokes 方程式と連立し, さらに輻射熱輸送方程式と結合させる. 次いで, 構築した数値計算コードと超軌道速度風洞試験結果を連携することで, 近未来の惑星探査において必須となる強力な解析手法の確立を目指す.
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| 研究成果の概要 |
大気圏突入時に宇宙機が経験する過酷な空力・輻射加熱環境における熱化学非平衡性や輻射熱輸送に関して本研究では、従来法の代替となり得る実物理過程に即した新たな解析モデルを創設・提案することを目的とした。アーク加熱風洞気流の数値解析を実施し、供試体へ入射する輻射スペクトルを比較検証し、従来法よりも優れた精度を得ることを確認した。これまでに得られた研究成果をまとめ、オンライン開催された国際会議や国内学会にて発表報告した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
宇宙空間から地球大気圏へ突入するカプセル宇宙機が溶融することなく地上まで帰還するためには、厳重な熱防護設計が不可欠となる。突入時の安全対策に万全を期すため、カプセル前面に熱防護材が装備されるが、これは非常に重い。高重量な熱防護材の重さを軽減できれば、ロケット打ち上げ時に搭載する実験機材や人員を増やすことにも繋がり、将来の宇宙探査の可能性をさらに広げる。本研究では、カプセルまわりの過酷な加熱環境と、壁面入射する強烈な熱負荷を高精度に予測できる次世代の数値解析手法を構築提案した。
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