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J-GLOBAL ID：201202221282481778   整理番号：12A1070239

極低温キャビテーションに対する単純化限界半径モデルの開発および検証

Development and Validation of a Reduced Critical Radius Model for Cryogenic Cavitation

著者 (3件)： TSUDA Shin-ichi (Shinshu Univ., Nagano, JPN) ,  TANI Naoki (Japan Aerospace Exploration Agency, Ibaraki, JPN) ,  YAMANISHI Nobuhiro (Japan Aerospace Exploration Agency, Ibaraki, JPN)
資料名： Journal of Fluids Engineering  (Journal of Fluids Engineering)
巻： 134  号： 5  ページ： 051301.1-051301.10  発行年： 2012年05月 
JST資料番号： C0997A  ISSN： 0098-2202  CODEN： JFEGA4  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： アメリカ合衆国 (USA)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 液体ロケット推進剤等の極低温流体用ターボポンプのインデューサ性能およびキャビテーションを効率的に解析するモデルを提示し,検証した。キャビテーション・バブルに関するRayleigh-Plesset方程式に対して,限界バブル半径と飽和蒸気圧との関係等を考慮して簡略化し,蒸気質量分率の保存方程式を導いた。同式中の飽和蒸気圧はエネルギー方程式を解かずに,蒸発潜熱による温度降下を考慮して計算するモデルを導入し,蒸発率および凝縮率に関する定数は水の実験データをもとに決定した。以上のキャビテーション・モデルを汎用ソフトFLUENTに組み込んで,鈍頭物体および水中翼(Clark-Y,NACA0015)について圧力分布,揚力,抗力,キャビテーションのストローハル数等を計算,検証した結果,大きな剥離やクラウド・キャビテーションが発生しない条件では実験値と良い一致を得た。次に極低温流れ条件について,二次元翼型の圧力分布等の計算により液体水素の方が液体窒素より熱力学的効果が強いためにボイド率が小さく,キャビティ形状も異なる等の知見を得て,Hordの実験結果と良く一致した。また軸対称ラバル・ノズルの液化メタン流れ,および同二次元ノズルの液体窒素流れについて,Simoneau等の実験結果と良い一致が得られた。本報の極低温流動キャビテーション・モデルは,ボイド率が小さい範囲で,かつ蒸発と凝縮が平衡する温度範囲(液体水素で~20k,液体窒素で~77k)で適用できると結論した。

シソーラス用語： *インデューサ ,  *極低温流体 ,  *キャビテーション
準シソーラス用語： 気化潜熱 ,  熱力学的効果 ,  飽和蒸気圧

分類 (4件)： 油圧・空気圧機器  (QD04020X) ,  ロケット・ミサイル  (QK07000R) ,  ロケットエンジン  (PB02050J) ,  膜流,液滴,気泡,キャビテーション  (BC02070U)

タイトルに関連する用語 (8件)： 極低温 ,  キャビテーション ,  単純化 ,  限界 ,  半径 ,  モデル ,  開発 ,  検証