背面観測型感温塗料と逆解法による高エンタルピ流による空力加熱率の高精度推算

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20760545
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 永井 大樹 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (70360724)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2009
• キーワード: 感温塗料 / 空力加熱率 / 高エンタルピ流

研究概要

本研究は、大気圏再突入のような自己発光を伴う高エンタルピ流れにおいて高精度な空力加熱率予測をするために、感温塗料を用いた計測手法の確立を目的としている。これまでにレーザー加熱による計測原理の実証実験を行い、熱流束分布推定に対する物体の材質、厚みの影響、空間分解能の限界などを評価した。併せて感温塗料の膜厚、種類による感度の違いや応答性や劣化特性などの評価も実施した。またこの技術を極超音速風洞の実際の流れ場へ適用し、その精度評価を実施した。その結果、本技術を用いた空力加熱計測の実用可能性を示した。

研究成果

• [雑誌論文] Effect of Temperature-Sensitive Paint Thickness on Global Heat Transfer Measurement in Hypersonic Flow (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Nagai, S. Ohmi, K. Asai, K. Nakakita
  • 雑誌名: Journal of Thermophysics and Heat Transfer Vol.22,No.3 ページ: 373-381
  • 査読あり
• [学会発表] 感温塗料を用いた極超音速流れにおける圧縮コーナー模型表面の温度分布計測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 永井大樹、河勝元、澤村亮輔, 浅井圭介
  • 学会等名: 17-A-3-5 平成21年度衝撃波シンポジウム講演論文集
  • 発表場所: 埼玉大学
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] 航空宇宙分野における高温領域への適用を目指した感温塗料の開発, JSASS-2010-H011 (2010)
  • 著者名/発表者名: 澤村亮輔, 河勝元, 永井大樹, 浅井圭介, 垣花眞人
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会北部支部2010年講演会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2010-03-10
• [学会発表] 極超音速流での感温塗料を用いた熱流速計測法の評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 永井大樹, 河勝元, 澤村亮輔, 沼田大樹, 浅井圭介
  • 学会等名: 平成21年度宇宙航行の力学シンポジウム講演論文集
  • 発表場所: JAXA宇宙科学研究本部
  • 年月日: 2009-12-10
• [学会発表] 極超音速流中のエアロスパイク付き鈍頭物体の表面熱流束 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坪井伸幸, 永井大樹, 浅井圭介
  • 学会等名: 第87期日本機械学会流体工学部門講演会論文集
  • 発表場所: 名古屋工業大学
  • 年月日: 2009-11-07
• [学会発表] Application of Temperature-Sensitive Paint to Heat Flux Measurement in High Temperature Gas Flow, 2-5 (2009)
  • 著者名/発表者名: Ha S., Sawamura, R., Sakamoto, H., Nagai, H., Numata, D., Asai, K.
  • 学会等名: 6h International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: Sendai, Japan.
  • 年月日: 2009-11-04
• [学会発表] 感温塗料を用いた極超音速流中の熱流束計測技術の研究開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 永井大樹, 河勝元, 浅井圭介
  • 学会等名: S1904-2-1、日本機械学会2009年度年次大会論文集
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] Surface heat flux visualization on a blunt-nosed body with an aerospike in hypersonic flow using Temperature-Sensitive Paint (2009)
  • 著者名/発表者名: Nagai, H., Ha, S., Asai, K., Tsuboi, N., Nakakita, K.
  • 学会等名: 27th International Symposium on Space Technology and Science, 2009-e-27
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2009-07-10
• [学会発表] 感温塗料とCFD計算の融合による極超音速流中の空力加熱予測 (2009)
  • 著者名/発表者名: 永井大樹、坪井伸幸、浅井圭介
  • 学会等名: 第41回流体力学講演会
  • 発表場所: JAXA調布
  • 年月日: 2009-06-18
• [学会発表] 極超音速流中のエアロスパイク模型周りの衝撃波構造と熱流束との関係について (2009)
  • 著者名/発表者名: 河勝元、永井大樹、浅井圭介、中北和之, 坪井伸幸
  • 学会等名: 平成20年度衝撃波シンポジウム講演論文集
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2009-03-19
• [学会発表] 極超音速流中のエアロスパイク模型周りの衝撃波構造と熱流束との関係について (2009)
  • 著者名/発表者名: 永井大樹, 河勝元, 浅井圭介, 中北和之, 坪井伸幸
  • 学会等名: 第3回ハイパーソニックフォーラム
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2009-01-22
• [学会発表] 極超音速流中のアエロスパイク付き鈍頭物体の表面熱流束について (2008)
  • 著者名/発表者名: 坪井伸幸、永井大樹、浅井圭介
  • 学会等名: 平成20年度宇宙航行の力学シンポジウム
  • 発表場所: JAXA宇宙科学研究本部
  • 年月日: 2008-12-04
• [学会発表] Visualization of the heat flux distribution on a blunt-nosed body with an aerospike in hypersonic flow (2008)
  • 著者名/発表者名: Ha, S. Nagai, H., Asai, K., Nakakita, K., Tsuboi, N.
  • 学会等名: KSAS/JSASS Joint Int'l Symposium on Aerospace Engineering
  • 発表場所: Jeju, Korea.
  • 年月日: 2008-11-20
• [学会発表] 極超音速流れにおける30°ランプ周りの衝撃波干渉に関する数値解析:衝撃波構造と熱流束について (2008)
  • 著者名/発表者名: 坪井伸幸、永井大樹、浅井圭介、大門優、嶋田徹
  • 学会等名: 第40回流体力学講演会講演集
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2008-06-13
• [図書] MEMS/NEMS工学大全 (2009)
  • 著者名/発表者名: 永井大樹、浅井圭介
  • 総ページ数: 1028-1034
  • 出版者: 株式会社テクノシステム
• [備考]
  • URL: http://www.aero.mech.tohoku.ac.jp/