| 研究概要 |
本研究ではこれまでに,木星大気圏上層部へ突入したガリレオ深査衛星の突入軌道に沿った軌道点における空力加熱環境を求めた。ガリレオの突入速度が著しく高速のために,空力加熱の大半は輻射で生じる。このとき輻射冷却や輻射吸収による気体特性の変化が著しいために,輻射と流体の変動を同時に求める密結合解析コードを開発した。また,水素を主成分とする木星大気圏上層部気体の輻射特性を詳細に考慮するために,マルチバンド輻射モデルを構築した。これらの計算を通してアブレータの損耗履歴の再現を試みたところ,アブレーション生成ガスが固有に乱流と仮定すると,飛行データの下流側損耗量が再現できることが示されているが,その原因を詳細に調べた。アブレーション生成ガスによる乱流強度の増大効果で壁面近傍の輻射を吸収する炭素化学種の拡散が促進され数密度が減少することや,衝撃層内の高温気流との混合が乱流で促進されて壁面付近の気流温度の上昇が生じ,輻射を吸収する炭素化学種が解離して数密度が減少するために,アブレーション層内での輻射吸収が弱くなることが原因であることを示した。一方,輻射流れ場を解くために開発されたマルチバンド輻射モデルに関して,詳細な検証解析行っている。水素を主成分とする木星上層大気のマルチバンド輻射モデルとして,局所温度と局所電子数密度の両者に依存する衝突断面積の計算法を開発しているが,その検証を行うために最大加熱率点におけるよどみ流線上の物理量分布を用いてline-by-line法,従来のマルチバンド法ならびに開発された新しいマルチバンド法で輻射熱流束分布を計算したところ,新しいマルチバンド法は詳細なline-by-line法の結果をよく再現することを確認した。また,吸収プロファイルに影響を与える局所電子密度の考慮がモデルの精度に非常に重要であることを確認した。以上の成果は論文に纏められ学会誌に投稿中であるる。
|
