2 0 0 0 OA イプシロンロケット マッハ0.7空力特性についての風洞試験と数値解析
- 著者
- 北村 圭一 葛生 和人 入門 朋子 野中 聡 藤本 圭一郎 福添 森康 嶋 英志
- 出版者
- 一般社団法人 日本航空宇宙学会
- 雑誌
- 航空宇宙技術 (ISSN:18840477)
- 巻号頁・発行日
- vol.10, pp.43-50, 2011 (Released:2011-06-14)
- 参考文献数
- 23
- 被引用文献数
- 3 3
The Epsilon Launch Vehicle, scheduled to be launched in 2013, is currently under the development by JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency). In this study, aerodynamic characteristics of the Epsilon Launch Vehicle are investigated by conducting both wind tunnel tests and numerical analyses at Mach 0.7. In order to examine accuracy of the measured drag, we probed the cavity pressure in addition to the base pressure, in contrast to our earlier work for Mach 1.5. The measured data indicated that the cavity pressure can be substituted by the base pressure or the static pressure within 3% error, which accounts for 1% error in the fore drag estimation. Then, the fore drag, calculated based on the static pressure, was used for CFD validation. Our CFD results of attack angles of 0 and 5 degrees showed fair agreement with the wind tunnel results, including the surface flow pattern, the fore drag and the normal force. Finally, aerodynamic characteristics of Epsilon Launch Vehicle at Mach 0.7 are extracted from the CFD results: 1) contribution to total forces was clarified for each part (e.g., flanges and attitude control units), 2) the normal force profile at Mach 0.7 showed comparable peaks with the Mach 1.5 case, in spite of the smaller separation regions near protuberant parts, and 3) the Reynolds number effect turned out to be minor within the range of the wind-tunnel and flight conditions.
1 0 0 0 前方流速場nudgeによる衝撃波変調~波面消失原理実証と応用展開
本研究では、衝撃波面前方に僅かな流速場を誘起すること(流速場nudge)によって波面を消失させるくらい積極的に背後圧力の増加を抑制する方法を原理実証し、ソニックブームなどの衝撃波被害緩和に応用することを目的とする。主要実験装置として「流動衝撃波管」を開発し、既設の屋内自由空間も活用して実験サイトを整備し、数値解析と光学可視化計測と密接にタイアップして研究を推進する。流速変化領域の有限長さや多次元性の影響等も含めて、関連する流体力学現象を解明し、衝撃波緩和・消失デバイスを原理実証、機能評価し、応用展開につなげる。
1 0 0 0 数値的アプローチによる衝撃波安定・全速度流体解析手法の研究
研究テーマ「数値的アプローチによる衝撃波安定・全速度流体解析手法の研究」のうち,「衝撃波安定」という側面について,前年度に提案した新規手法(SLAU法,SLAU2法)を用い,その成果を論文や国際会議にて発表致しました.これらの手法は衝撃波を比較的安定に補足できる上に,既存手法のようなパラメタ依存性が無く,幅広い問題への適用可能性が期待されています.またこの成果から,極超音速流れにおける熱流束のシミュレーション技術を一歩,前進させました.更にその応用として,手法の複雑形状の宇宙機空力解析への適用や,非構造格子における新規手法の開発も行いました.そして我々の手法の適用性を拡大し,より多くの問題に利用するため,1年間アメリカ合衆国へ渡航し,NASA Glenn Research CenterのLiou博士と協力しながら混相流の研究を行いました.混相流では低速から高速まで様々な速度領域が存在するため,「全速度」に対応できる手法が望ましく,この性質を備えた我々の手法(SLAU法,SLAU2法)は有望と言えます.私は現時点でこれらを気液二相流に拡張し,例えば空気の流れの中に置かれた液滴に衝撃波が干渉する問題を解く事ができるようにしました.この成果を今年度および次年度の国際会議で発表し,論文にまとめています.今後はこの手法の更なる発展として,粘性・キャビテーション流れ(=水中で飽和蒸気圧以下になると,自動的に気泡が生じる)への応用と,簡単かつロバストな界面補足(宇宙研・野々村博士と共同)についての研究を進めていく予定です.