宇宙用ホール推進機の高効率化研究

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20560735
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 宮坂 武志 Gifu University, 工学部, 准教授 (60303666)
• Keywords: 航空宇宙工学 / ロケット / プラズマ / 電気推進 / ホールスラスタ / 流体 / シミュレーション工学

Research Abstract

本研究では、ホールスラスタの最適設計指針の導出を目的とした実験・数値解析研究を行いチャンネル壁の影響を評価するものである。本年度では、昨年度に引き続き、高精度測定に向けた環境設定[実験研究]、実験機と同様な形状を扱いた計算精度向上化のためのコード改良を行った[数値シミュレーション解析]。ここで、数値シミュレーション研究においては、平成20年度の研究では、計算時間短縮化のためホールスラスタの放電室内の上流境界である、陽極において円環状のオリフィスを仮定した軸対称解析を進めてきたが、コンピュータ高性能化を踏まえ、本年度は解析モデルを更に進め、実際に実験で採用している複数の円形オリフィスの形状効果、すなわち3次元的な現象を取り扱うことが可能になるように、計算コードへの3次元の粒子模型の導入を進めた。また、更に詳細な解析を目的として電子についても粒子として扱えるように、流入条件等の対応,[重粒子/電子質量]比についての影響について検討を行った。その結果、性能評価解析においては必ずしも電子の質量を実際の質量と等しく与える必要がないことが示された。また、計算時間の短縮化を実現し、かつ、性能評価制度が確保できるような質量比の指針が得られた。流入条件については、Maxwell分布を仮定した場合の検討、特に電子密度のBoltzmannの式による分布との比較検討等を通じて、各粒子の流入条件の最適化等の評価を進めた。