極超音速衝撃波層における固体壁電気境界条件に関する研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11875216
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 佐宗 章弘 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (40215752)
• キーワード: 高エンタルピー流 / 再突入 / 衝撃波 / 流体力学 / プラズマ / 輻射

研究概要

超軌道速度大気圏再突入などの極超音速衝撃波層内の気体は、弱電離プラズマ状態にあり、電子による輸送効果が顕著になる。電子による輸送現象は、特に壁付近ではシースが存在し、電界によって大きな影響を受ける。本研究は、衝撃波層内の気体の状態と壁面への対流/輻射熱伝達に対する固体壁の電気境界条件の影響について、実験を行い定量的な知見を得ることを目的として、進められている。本年度においては、(1)イクスパンションチューブを用いて、淀み点エンタルピー36MJ/kgの試験気流を発生させることができた。(2)衝撃波層からの発光の時間変化を高速度カメラで観測し、試験時間を特定した。また、観測した衝撃波離脱距離と衝撃波層の形状は、宇宙科学研究所、静岡大学による数値シミュレーション結果と良い一致が得られた。(3)静電探針を用いた試験気流の状態量測定を試み、中心軸付近については測定可能である見通しが予備実験で得られた。(4)イクスパンションチューブの加速管壁では、試験気体を加速する過程で境界層の影響が顕著となり、静電探針測定が困難であることが分った。(5)外部磁界を印加し逆起電力を測定することによって質量平均粒子速度が測定できる見通しが得られた。

研究成果

• [文献書誌] A.Sasoh: "Flow establishment over constrictor in arcjet operation"Transactions. Vol.43 No.139. (2000)
• [文献書誌] Morgan RG.,Sasoh A.,Littleton B.,Bishop A.,McIntyre TJ.,Hoogland JD.,Gardner AD.: "Simulation of ablative mixing layers In superorbital flows"Issw 22. Paper1358. (1999)
• [文献書誌] A.Sasoh,Y.Ohnishi,K.Koremoto,K.Takayama: "Operation Design and Performance of a Free-Piston-Driven Expansion Tube"37th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. AiAA 99-0825. (1999)
• [文献書誌] A.Sasoh: "Flow establishment over constrictor in arcjet operation"26th International Electric Propulsion Conference. IEPC 99-030. (1999)