極超音速希薄風洞を用いた希薄空力現象の解明と物質表面係数計測システムの構築

• 研究課題/領域番号: 22760629
• 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: 独立行政法人宇宙航空研究開発機構
• 研究代表者: 小澤 宇志 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発本部, 研究員 (70567544)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2011年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2010年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
• キーワード: 希薄気体 / 極超音速流れ / 希薄風洞 / 航空宇宙工学 / 数値解析 / HRWT / DSMC / 極超音速希薄気体

研究概要

高度70km以上における地球再突入機や超低高度衛星周りの流れは高速希薄流となっており,希薄空力特性の把握が必要である.本研究では,まずJAXAの100mm極超音速希薄風洞(HRWT ; Hypersonic Rarefied Wind Tunnel)ノズル最適化を行い,半頂角45度コニカルノズルを用いてマッハ数10を超える極超音速希薄流をつくり出すことに成功した.さらに極超音速希薄流空力現象の解明に向けて, HRWT実験と粒子数値解析を融合する計測手法を確立した.この手法を用いて球模型変位計測を行った結果,物質表面係数測定が可能となり,極超音速希薄空力の予測精度が向上した.

研究成果

• [雑誌論文] Experimental and Numerical Study of Flow Diagnostics in Hypersonic Rarefied Wind Tunnel in JAXA (2012)
  • 著者名/発表者名: Suzuki. T., Ozawa, T., and Fujita, K
  • 雑誌名: AIAA Paper ページ: 2012-370
  • URL: https://www.aiaa.org/
• [雑誌論文] Experimental and Numerical Study of Flow Diagnostics in Hypersonic Rarefied Wind Tunnel in JAXA (2012)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, T., Ozawa, T., Fujita, K.
  • 雑誌名: AIAA Paper 巻: 2012-0370 ページ: 1-15
• [雑誌論文] Analysis of Non-Continuum Hypersonic Flows for the Hayabusa Reentry (2011)
  • 著者名/発表者名: Ozawa, T., Suzuki, T., Takayanagi, H., and Fujita, K
  • 雑誌名: AIAA Paper ページ: 2011-3311
  • URL: https://www.aiaa.org/
• [雑誌論文] Investigation of Martian-Dust Drag and Heat Transfer for Mars Sample Return Mission (2011)
  • 著者名/発表者名: Ozawa, T., Suzuki, T., Takayanagi, H., and Fujita, K
  • 雑誌名: Journal of Thermophysics and Heat Transfer 巻: Vol.25 号: 3 ページ: 341-353
  • DOI: 10.2514/1.50714
  • 査読あり
• [雑誌論文] 極超音速希薄風洞を用いた希薄空力現象の計測および数値解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小澤宇志,鈴木俊之,藤田和央
  • 雑誌名: 宇宙航空研究開発機構特別資料 ページ: 213-218
  • NAID: 120006828234
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation of Drag and Heat Transfer for Martian Dust Particles (2011)
  • 著者名/発表者名: Ozawa, T., Suzuki, T., Takayanagi, H. and Fujita, K
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: Vol.1333 ページ: 197-202
  • DOI: 10.1063/1.3562648
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a Pilot Model of Hypersonic Rarefied Wind-Tunnel (2011)
  • 著者名/発表者名: Fujita, K., Suzuki, T., and Ozawa, T
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: Vol.1333 ページ: 407-412
  • DOI: 10.1063/1.3562682
  • 査読あり
• [雑誌論文] DSMC Dusty Flow Simulation for Non-stop Mars Sample Return Mission (2011)
  • 著者名/発表者名: Ozawa, T., Suzuki, T., Takayanagi, H. and Fujita, K
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: Vol.1333 ページ: 1325-1330
  • DOI: 10.1063/1.3562827
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of Non-Continuum Hypersonic Flows for the Hayabusa Reentry (2011)
  • 著者名/発表者名: Ozawa, T., Suzuki, T., Takayanagi, H., Fujita, K.
  • 雑誌名: AIAA Paper 巻: 2011-3311 ページ: 1-26
• [雑誌論文] Development of a Pilot Model of Hypersonic Rarefied Wind-Tunnel (2011)
  • 著者名/発表者名: Fujita, K., Suzuki, T., Ozawa, T.
  • 雑誌名: 27^<th> International Symposium on Rarefied Gas Dynamics (AIP Conference Proceedings) 巻: Vol.1333
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental and Numerical Studies of Hypersonic Flows in the Rarefied Wind Tunnel (2011)
  • 著者名/発表者名: Ozawa, T., Suzuki, T., Fujita, K.
  • 雑誌名: 宇宙航空研究開発機構特別資料JAXA-SP 巻: (accepted)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experi-mental and Numerical Studies of Hypersonic Flows in the Rarefied Wind Tunnel (2010)
  • 著者名/発表者名: Ozawa, T., Suzuki, T., and Fujita, K.
  • 雑誌名: AIAA Paper ページ: 2010-4513
  • URL: https://www.aiaa.org/
• [雑誌論文] Experimental and Numerical Studies of Hypersonic Flows in the Rarefied Wind Tunnel (2010)
  • 著者名/発表者名: Ozawa, T., Suzuki, T., Fujita, K.
  • 雑誌名: AIAA Paper 巻: 2010-4513 ページ: 1-15
• [学会発表] Experimental and Numerical Study of Flow Diagnostics in Hypersonic Rarefied Wind Tunnel in JAXA (2012)
  • 著者名/発表者名: Suzuki. T., Ozawa, T., and Fujita, K
  • 学会等名: 50th AIAA Aerospace Sciences Meeting
  • 発表場所: Nashville, Tennessee
  • 年月日: 2012-01-09
• [学会発表] 極超音速希薄風洞における希薄空力計測と数値解析との融合 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木俊之,小澤宇志,藤田和央
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会第43期年会講演会
  • 発表場所: 東京大学本郷キャンパス,東京
• [学会発表] 極超音速希薄風洞を用いた希薄空力計測と粒子計算融合 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小澤宇志,鈴木俊之,藤田和央
  • 学会等名: 第55回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 愛媛県県民文化会館,愛媛県
  • 年月日: 2011-11-30
• [学会発表] 極超音速希薄風洞を用いた希薄空力計測と粒子計算融合 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小澤宇志, 鈴木俊之, 藤田和央
  • 学会等名: 第55回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 愛媛県県民文化会館(愛媛県)
  • 年月日: 2011-11-30
• [学会発表] Analysis of Non-Continuum Hypersonic Flows for the Hayabusa Reentry (2011)
  • 著者名/発表者名: Ozawa, T., Suzuki, T., Takayanagi, H. and Fujita, K
  • 学会等名: 42nd AIAA Thermophysics Conference
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii
  • 年月日: 2011-06-27
• [学会発表] 極超音速希薄風洞を用いた希薄空力特性計測と数値解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 鈴木俊之,小澤宇志,藤田和央
  • 学会等名: 第54回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 静岡コンベンションセンター,静岡県
  • 年月日: 2010-11-17
• [学会発表] 極超音速希薄風洞を用いた希薄空力特性計測と数値解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 鈴木俊之, 小澤宇志, 藤田和央
  • 学会等名: 第54回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 静岡コンベンションセンター(静岡県)
  • 年月日: 2010-11-17
• [学会発表] Experimental and Numerical Studies of Hypersonic Flows in the Rarefied Wind Tunnel (2010)
  • 著者名/発表者名: Ozawa, T., Suzuki, T., and Fujita, K
  • 学会等名: 10th AIAA/ASME Joint Thermophysics and Heat Transfer Conference
  • 発表場所: Chicago, Illinois
  • 年月日: 2010-06-28
• [学会発表] Experimental and Numerical Studies of Hypersonic Flows in the Rarefied Wind Tunnel (2010)
  • 著者名/発表者名: Ozawa, T., Suzuki, T., Fujita, K.
  • 学会等名: 10^<th> AIAA/ASME Joint Thermophysics and Heat Transfer Conference
  • 発表場所: Chicago, Illinois
  • 年月日: 2010-06-28
• [学会発表] 極超音速希薄風洞を用いた希薄空力現象の計測および数値解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小澤宇志,鈴木俊之,藤田和央
  • 学会等名: 第42回流体力学講演会/航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
  • 発表場所: 米子コンベンションセンター,島根県
  • 年月日: 2010-06-25
• [学会発表] 極超音速希薄風洞を用いた希薄空力現象の計測および数値解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小澤宇志, 鈴木俊之, 藤田和央
  • 学会等名: 第42回流体力学講演会/航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
  • 発表場所: 米子コンベンションセンター(島根県)
  • 年月日: 2010-06-25
• [学会発表] Development of a Pilot Model of Hypersonic Rarefied Wind-Tunnel (2010)
  • 著者名/発表者名: Fujita, K., Suzuki, T., and Ozawa, T
  • 学会等名: 27th International Symposium on Rarefied Gas Dynamics
  • 発表場所: Pacific Grove, CA
• [学会発表] DSMC Dusty Flow Simulation for Non-stop Mars Sample Return Mission (2010)
  • 著者名/発表者名: Ozawa, T., Suzuki, T., Takayanagi, H. and Fujita, K
  • 学会等名: 27th International Symposium on Rarefied Gas Dynamics
  • 発表場所: Pacific Grove, CA
• [学会発表] Investigation of Drag and Heat Transfer for Martian Dust Particles (2010)
  • 著者名/発表者名: Ozawa, T., Suzuki, T., Takayanagi, H. and Fujita, K
  • 学会等名: 27th International Symposium on Rarefied Gas Dynamics
  • 発表場所: Pacific Grove, CA