| 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 北海道大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (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 |
超音波非接触計測法により、燃焼実験において高密度ポリエチレン燃料の後退履歴を取得した。円柱状燃料ブロックの端面にガス酸素噴流を衝突させて燃焼させ、他方の単面から超音波を入射させる。燃焼による温度上昇が計測値に及ぼす影響はほぼ無視できることを確認した。
観察窓を備えた高圧燃焼容器により、酸化剤噴流衝突場における火炎の様子を観察した。反応領域のみから発光すると考えられるC2ラジカル(0,0)バンド近傍の波長により観察を行い、淀み点近傍では火炎伸張により反応帯が観察されないことを確認した。
燃料後退速度を酸化剤流量密度およびグレイン形状の関数として取得した。酸化剤流量密度、局所O/F(酸燃比)、およびグレイン形状(ポート内径およびブロック間隔)の関数として燃料後退速度式を構築した。
燃焼室内系60mm、90mm、および120mmの3種類の相似形モータを製作し、燃料後退履歴に及ぼすスケールの効果を明らかにした。同じレイノルズ数条件で燃焼させた場合は燃料後退速度がスケール比に反比例することを実験により示し、燃料への熱伝達は対流熱伝達が支配的であることを明らかにした。また、酸素過剰な最上流領域では化学反応速度の影響を受けること、および、対流熱伝達が小さい条件では輻射の影響によりスケール則が影響を受けることを明らかにした。
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