2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of rotor dynamics analysis coupled with unsteady fluid force for rocket engine design
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26289055
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
井上 剛志 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (70273258)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安達 和彦 中部大学, 工学部, 教授 (30243322)
神谷 恵輔 愛知工業大学, 工学部, 教授 (50242821)
高木 賢太郎 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (60392007)
内海 政春 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 教授 (60727634)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 振動解析 / 流体振動連成解析 / ロータダイナミック流体力 / 実験的検証 / 軌道追従制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では，下記３つの課題を実施した．
課題Ⅰ．RD流体力の理論モデル構築と計測：平行環状シールのRD流体力の理論モデル拡張と構築を進めた．とくに，静的偏心＋円軌道について，大偏心の場合の解析コスト低減を実現する非線形バルクフロー理論の改良を行った．そして，従来は不可能であった静的偏心がクリアランスの0.7倍までのRD係数を高速低コストで解析できる手法を提案し，コードを開発した．
課題Ⅱ：RD流体力と軸振動との連成解析：平行環状シールのRD流体力と軸振動の連成解析手法を構築し，周波数応答を解析する解析コードを開発した．その実験装置も作成し，両者のほぼ定量的な一致を確認し，解析手法の妥当性を確認した．また，インペラの流体力解析モデリングも行い，ロケット用ターボポンプのインペラに作用するRD流体力の回転速度依存性を明らかにした．この考え方を他のターボ要素にも適用し，LE-7Aエンジンの地上燃焼試験の状態を解析し，実験では発生するが従来は説明できなかった回転非同期成分の発生メカニズムについて有力な考察を得た．
課題Ⅲ-１．流体要素を組み込んだロータダイナミクス試験装置設計と製作：代表者の所属機関(名大)に設置したモータ駆動のロータダイナミクス試験装置を開発した．公転運動実現についてはピエゾアクチュエータを採用し，その軌道制御の基礎的検討を達成した．また，ロータ系と流体供給系も並行して作成し，0.2MPa程度の流体を流し込みつつ2000rpm程度で自転回転できるところまで完了した．
課題Ⅲ-２．軌道追従制御とRD流体力推定系の開発：代表者の所属機関(名大)に設置する磁気軸受を用いたRD流体力測定装置に関し，軌道追従制御の高精度化を行った．そして，偏心を伴う100μmオーダーの大きさの楕円軌道を1μm精度で実現する制御系の構築を達成し，メカニカルシールに作用する力の高精度測定を達成した．
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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