Dynamic Characteristics of an Inducer and a Tip Vortex Cavitation

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K06157
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Fluid engineering
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Horiguchi Hironori 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (60314837)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: キャビテーション / インデューサ / 単独翼 / 動特性 / ケーシングトリートメント

Outline of Final Research Achievements

We investigated the responsiveness of cavitation generated in a turbopump inducer for rocket engines to pressure fluctuations and flow rate fluctuations. It was found that it responds to pressure fluctuations with almost no delay. In addition, it was clarified that it responds to the flow rate fluctuation with a phase delay of about 90 degrees. Furthermore, the index showing the instability of the flow field, which was derived based on the results of the two-dimensional flow analysis, showed higher instability when a casing in which unstable flow phenomena due to cavitation occurred was used. From this result, it was found that this index could qualitatively show the stability of cavitation even in the three-dimensional flow.

Free Research Field

流体工学、流体機械

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ロケットエンジンでは、ターボポンプインデューサで生じるキャビテーションが原因となって流量変動が生じる場合がある。圧力や流量の変動に対するキャビティ体積の変化率、すなわち動特性がその発生に大きな影響を持つため、これを明らかにすることが、信頼性の高いロケットエンジン（ターボポンプ－推進薬供給系）の実現のために必要とされている。
これまでよく知られていなかったキャビテーションの動特性を明らかにした点に、本研究の学術的な意義がある。また、これにより、ターボポンプシステムの安定性解析の精度が大きく向上するため、社会的な意義も極めて大きい。