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J-GLOBAL ID：201602200858859030   整理番号：16A0142365

宇宙開発におけるCFDの課題 宇宙機スラスタにおける自燃性推進薬の混合・燃焼場の解明を目指して

著者 (6件)： 大門優 (宇宙航空研究開発機構) ,  谷洋海 (宇宙航空研究開発機構) ,  寺島洋史 (東大) ,  菅野望 (名古屋大) ,  越光男 (横浜国大) ,  根岸秀世 (宇宙航空研究開発機構)
資料名： シミュレーション  (Journal of the Japan Society for Simulation Technology)
巻： 34  号： 3  ページ： 180-185  発行年： 2015年09月15日 
JST資料番号： L0458A  ISSN： 0285-9947  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 解説  発行国： 日本 (JPN)  言語： 日本語 (JA)

抄録/ポイント： 宇宙機における主推進装置である二液式スラスタの設計開発では,着火衝撃や燃焼振動などの非定常な現象の予測が求められている。本論文では,低圧常温におけるN₂H₄/NO₂-N₂O₄平行ガス噴流の詳細化学反応モデルを用い,着火現象の理解を目的とした3次元衝突ガス噴流解析について述べた。二液式スラスタでは自燃性を有する燃料と酸化剤を推進薬として利用し,燃焼効率を向上させるために液体同士を噴射衝突させるので,流入ガス温度が400Kと600Kの場合の着火までの過程を比較した。その結果,数値解析結果の流れ場では予熱帯に発生するHONOが生じ,N₂H₄とNO₂の予混合火炎的な振舞いが見られた。また,着火位置は400Kでは燃料・酸化剤衝突面より下流,600Kでは衝突面直上流及び直下流となり,衝突ガス噴流の流入温度によって流れ場の構造は大きく変わることがわかった。一方,N₂H₄/NO₂混合ガスの0次元着火解析結果と比べ,双方ともに着火までの時間が約4倍長くなり,衝突ガス噴流における着火時間は化学反応による着火遅れが支配的であることが示唆された。

シソーラス用語： *計算流体力学 ,  宇宙開発 ,  *宇宙飛行体 ,  燃焼効率 ,  *数値解析 ,  *噴流 ,  評価試験 ,  化学反応 ,  着火
準シソーラス用語： *CFD【流体力学】 ,  *宇宙機

分類 (4件)： 流体動力学一般  (BC02010G) ,  航空機  (QK06000K) ,  数値計算  (JE02000J) ,  噴流  (BC02080F)

引用文献 (12件)：

• Daimon, Y., et al., ”Flowfield and Heat Transfer Analysis in a MON/MMH Bipropellant Rocket Engine,” 10th international Symposium on Specail Topics in Chemical Propulsion & Energetic Materials, 2014
• Aichner, T., et al., ”Development of an Advanced Global MMH-NTO Combustion Model for CFD Application,” Space Propulsion Conference, SPC2356608, 2012.
• Daimon, W., et al., ”Mechanism of Explosion Induced by Contact of Hypergolic Liquids,” Journal of Propulsion and Power, Vol.7, pp946-952, 1991
• 清水和弥ら, ”第1回 概論: 現状と問題点-液体ロケットエンジンのシミュレーションとモデリング-,” 日本航空宇宙学会誌, vol.58, pp.97-104, 2010.
• Daimon, Y., et al., ”Origin of hypergolic ignition of N₂H₄/NO₂ mixtures,” Science and Technology of Energetic Materials, Vol.74, No.1, pp17-22, 2013

タイトルに関連する用語 (6件)： 宇宙 ,  開発 ,  宇宙機 ,  スラスタ ,  推進薬 ,  燃焼場