乱流気流に加熱された蒸発液膜の三次元熱流動解明に基づく宇宙機エンジン熱管理高度化
研究課題情報
- 体系的番号
- JP23K22676
- 助成事業
- 科学研究費助成事業
- 資金配分機関情報
- 日本学術振興会(JSPS)
- 研究課題/領域番号
- 23K22676
- 研究種目
- 基盤研究(B)
- 配分区分
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- 基金
- 補助金
- 審査区分/研究分野
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- 小区分19010:流体工学関連
- 研究機関
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- 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
- 研究期間 (年度)
- 2022-04-01 〜 2025-03-31
- 研究課題ステータス
- 交付
- 配分額*注記
- 17,030,000 円 (直接経費: 13,100,000 円 間接経費: 3,930,000 円)
研究概要
小型の液体ロケットエンジンでは液体状態のフィルム冷却が使用され，3000Kを超える燃焼ガスから壁面を守っている．フィルム冷却は壁面を守る一方，一部燃焼に寄与せず排出されるため推力性能を下げてしまう．そのため冷却性能と推力性能はトレードオフ関係となっている．これを燃焼試験で最適化することは膨大なコストがかかるため，理論や数値解析による冷却の最適化が求められている． 本研究では，フィルム冷却の重要現象として乱流熱伝達による蒸発の他，流体力学的不安定性に起因する3次元構造及びフィルム先端における沸騰に着目することで，ドライアウトする長さを決定する現象を理解し，フィルム長さを予測するモデル式を開発する．