| 研究課題/領域番号 |
18360402
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
永田 晴紀 北海道大学, 大学院工学研究科, 教授 (40281787)
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| 研究分担者 |
戸谷 剛 大学院工学研究科, 助教授 (00301937)
大島 伸行 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10217135)
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| キーワード | ロケット / 燃焼 / 再使用型宇宙輸送機 / 宇宙インフラ |
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| 研究概要 |
燃焼室内径60mmおよび140mmの2スケールの地上燃焼試験用ロケットモータを使用し、レイノルズ数をパラメタとして燃料後退速度を取得した。レイノルズ数を揃えた場合、燃焼ガス衝突場における燃料後退速度はスケール比にほぼ反比例するという結果が得られた。この結果は、燃料後退が高温ガスからの熱伝達のみに依存すると考えた場合の解析解に一致しており、燃料後退速度が熱伝達特性に強く依存していることが示された。ただし、酸化剤噴流が衝突する最上流燃料ブロックについては異なるスケール効果を示しており、衝突場近傍での化学反応が燃料後退に強く影響していることが示された。
局所燃料後退速度の履歴を取得するため、超音波非接触法により高密度ポリエチレンおよびアクリルの燃料厚さを取得する予備実験を行い、良好な結果を得た。
Large Eddy Simulation(LES)により地上燃焼試験用ロケットモータ内の流れ場をモデル化し、燃焼ガスから燃料表面への熱流束を実験により得られた燃料後退速度と比較した。LESにより得られた熱流束は、実験により得られた燃料後退速度を熱波束に換算した値と比較して1桁程度大きな値となった。この結果は、固体燃料表面からのガス化燃料ガスの湧き出しが熱伝達率を低下させる役割を果たしていることを示唆している。
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