1995 年度実績報告書

再突入空力加熱に及ぼす強い衝撃波背後の流れの非平衡効果

研究課題

研究課題/領域番号	05452305
研究機関	九州大学
研究代表者	西田迪雄九州大学, 工学部, 教授 (10025968)
研究分担者	木原尚九州大学, 工学部, 助手 (60243911) 麻生茂九州大学, 工学部, 助教授 (40150495)
キーワード	再突入空気力学 / 再突入空力加熱 / 非平衡流 / 強い衝撃波 / 極超音速流 / 高温気体 / 数値解析 / スペース
研究概要	我国が21世紀初頭に実用化を目指している宇宙往還機HOPEが、帰還時の大気圏突入の際に遭遇する最大の問題の一つは空力加熱である。再突入時の飛行マッハ数は高度70km以上では15以上になり、機首、翼前縁周りに生じる衝撃波の背後の空気温度は非常に高くなる。その結果、窒素、酸素分子の振動励起が生じるとともに、それらの分子の一部は解離、さらに電離へと進む。このような流れは、内部エネルギーモードに基づく温度が非平衡、かつ流れとともに化学反応が進行する熱力学的に非平衡な流れである。。すなわち、種々の化学種からなる非平衡多温度混合気体の流れである。それ故、この流れにおける再突入空力加熱の評価は、 (1)熱的非平衡の効果:並進、振動、電子並進の各エネルギーモード間のエネルギー移動 (2)輻射効果:高温空気の化学反応において、輻射強度の大きいスペクトル線の同定。 (3)壁面条件の効果:壁面再結合に及ぼす壁面材の触媒性の効果、振動温度に対する壁面条件を解明し、これらが流れ場に及ぼす効果を見積ることにより、初めて可能となる。本研究では強い衝撃波を伴う鈍頭物体周りの極超音速流を考えて、衝撃層での空気の熱化学的非平衡流を、3温度モデル(並進、振動、電子温度)を用いて数値解析し、上記(1)の効果を調べた。また、分子気体論により、壁面の振動温度の表式をもとめ、空力加熱に及ぼす壁面条件の効果を調べた。(2)の輻射効果については、ピストン駆動型衝撃波管を用いて、窒素気体中を伝播するマッハ数22の衝撃波背後の発光を分光器により計測した。

研究成果

(9件)

すべてその他

すべて文献書誌 (9件)

[文献書誌] 西田迪雄: "大型反射、衝撃、風洞とその計測技術" 日本航空宇宙学会誌. 42. 135-140 (1994)
[文献書誌] 西田迪雄: "衝撃波によって誘起される非定常ノズル流の数値計算" 日本機械学会論文集(B編). 60. 2267-2272 (1994)
[文献書誌] M. Nishida: "Nonequilibrium Viscous Shock Layer Analysis Using a Three Temperature Model" Rarefied Gas Dynamics, Progress in Astro. and Aero.158. 401-412 (1994)
[文献書誌] M. Nishida: "Rarefied Gas Flow over a Catalytic Wall" Rarefied Gas Dynamics, Progress in Astro. and Aero.159. 640-652 (1994)
[文献書誌] M. Nishida: "Viscous Shock Layer Analysis Using a Three Temperature Model" Shock Waves (Springer Verlag). Vol II. 333-338 (1995)
[文献書誌] M. Nishida: "Propagation Behavior of Strong Shock Waves with Chemical Reactions in a Shock Tunnel Nozzle" Shock Waves (Springer Verlag). Vol.II. 301-306 (1995)
[文献書誌] M. Nishida: "Wall Slip Condition of Vibrational Temperature" Rarefied Gas Dynamis (Oxford Univ. Press). 981-987 (1995)
[文献書誌] M. Nishida: "Viscous Shock Layer Analysis of Hypersonic Thermochemical Nonequilibrium Flows around the OREX Using a Three Temperature Model" Transactions of Japan Society of Heat and Fluid Engineering. 8. 1-11 (1995)
[文献書誌] M. Nishida: "Computation of Thermochemical Nonequilibrium Flows Using a Diagonal LU Implicit Scheme" JSME International. 38. 458-464 (1995)

1995 年度 実績報告書

再突入空力加熱に及ぼす強い衝撃波背後の流れの非平衡効果

研究代表者

西田 迪雄 九州大学, 工学部, 教授 (10025968)

研究成果

[文献書誌] 西田迪雄: "大型反射、衝撃、風洞とその計測技術" 日本航空宇宙学会誌. 42. 135-140 (1994)

[文献書誌] 西田迪雄: "衝撃波によって誘起される非定常ノズル流の数値計算" 日本機械学会論文集(B編). 60. 2267-2272 (1994)

[文献書誌] M. Nishida: "Nonequilibrium Viscous Shock Layer Analysis Using a Three Temperature Model" Rarefied Gas Dynamics, Progress in Astro. and Aero.158. 401-412 (1994)

[文献書誌] M. Nishida: "Rarefied Gas Flow over a Catalytic Wall" Rarefied Gas Dynamics, Progress in Astro. and Aero.159. 640-652 (1994)

[文献書誌] M. Nishida: "Viscous Shock Layer Analysis Using a Three Temperature Model" Shock Waves (Springer Verlag). Vol II. 333-338 (1995)

[文献書誌] M. Nishida: "Propagation Behavior of Strong Shock Waves with Chemical Reactions in a Shock Tunnel Nozzle" Shock Waves (Springer Verlag). Vol.II. 301-306 (1995)

[文献書誌] M. Nishida: "Wall Slip Condition of Vibrational Temperature" Rarefied Gas Dynamis (Oxford Univ. Press). 981-987 (1995)

[文献書誌] M. Nishida: "Viscous Shock Layer Analysis of Hypersonic Thermochemical Nonequilibrium Flows around the OREX Using a Three Temperature Model" Transactions of Japan Society of Heat and Fluid Engineering. 8. 1-11 (1995)

[文献書誌] M. Nishida: "Computation of Thermochemical Nonequilibrium Flows Using a Diagonal LU Implicit Scheme" JSME International. 38. 458-464 (1995)

1995 年度実績報告書

西田迪雄九州大学, 工学部, 教授 (10025968)