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J-GLOBAL ID：201602211371035204   整理番号：16A0142366

宇宙開発におけるCFDの課題 ISSへ干渉するHTVメインエンジンプルームのN-S/DSMC連成解析

著者 (7件)： 谷洋海 (宇宙航空研究開発機構) ,  王丸哲文 (菱友システムズ) ,  高田真一 (宇宙航空研究開発機構) ,  植松洋彦 (宇宙航空研究開発機構) ,  松浦真弓 (宇宙航空研究開発機構) ,  大門優 (宇宙航空研究開発機構) ,  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： 186-192  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： 宇宙ステーション補給機こうのとり(HTV)は国際宇宙ステーション(ISS)との衝突を避けるために,4基のHTVメインエンジン(ME)から排気される燃焼ガスプルームの干渉による高負荷化のメカニズムを解明する必要がある。本論文では,ガスプルーム同士の干渉が生じるHTV MEプルームの正確な予測手法N-S/DSMCハイブリッド手法による連成解析事例を紹介した。本手法ではノズル内部の比較的ガス密度が高い連続流領域にはN-S(Navier-Stokes)方程式解法を用い,ノズル出口遠方での低密度領域からDSMC(Direct Simulation Monte Carlo)解析手法に切り替える。実際にノズル内部及び出口近傍,HTV近傍,ISS全体でMEプルームがISSに及ぼす圧力や熱負荷を解析したところ,隣接プルーム間の干渉が存在してHTV後方に十字形状の高密度領域が形成されることがわかった。また,前記高密度領域に対応してISS表面に光熱負荷,高圧力負荷が生じ,衝突したプルームのISSとの干渉流れがさらに下流の構造物に影響を与える可能性が示唆された。

シソーラス用語： *計算流体力学 ,  宇宙開発 ,  *数値解析 ,  軌道間輸送機 ,  ハイブリッド系 ,  Navier-Stokes方程式 ,  ノズル ,  宇宙ステーション ,  流体 ,  評価試験
準シソーラス用語： *CFD【流体力学】 ,  ISS【宇宙ステーション】 ,  宇宙ステーション補給機 ,  干渉流 ,  *連成解析

分類 (2件)： 流体動力学一般  (BC02010G) ,  数値計算  (JE02000J)

引用文献 (14件)：

• E. Mayer and J. Hermel and A. R. Rogers,: Thrust Loss due to Plume Impingement Effects, Journal of Spacecraft,. 23-6,554/560 (1986)
• M. S. Woronowicz and D. F. G. Rault: On Plume Flowfield Analysis and Simulation Techniques, 6th AIAA/ASME Joint Thermophysics and Heat Transfer Conference, Colorado, USA, AIAA Paper 94-2048 (1994)
• G. Dettleff : Plume Flow and Plume Impingement in Space Technology, Progress in Aerospace Sciences, 28-1,1/71 (1991)
• I. A. Chirokov and T. G. Elizarova and J. Lengrand and I. Gibek and I. A. Graur: Experimental and Numerical Investigation of Rarefied Interacting Plumes, Proceeding of the 23rd International Symposium on Rarefied Gas Dynamics, 663,572/579 (2002)
• G. A. Bird: Molecular Gas Dynamics and the Direct Simulation of Gas Flows, Oxford Engineering Science Series, 42 (1994)

タイトルに関連する用語 (7件)： 宇宙 ,  開発 ,  ISS ,  干渉 ,  HTV ,  DSMC ,  連成解析