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Study of High-Frequency Combustion Instability of Rocket Engines Based on Off-Design Combustion Model

基于非设计燃烧模型的火箭发动机高频燃烧不稳定性研究

基本信息

批准号：
21K03925
负责人：
苅田丈士
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Chubu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03925/
关键词：
ロケットエンジン高周波振動燃焼火炎伝播周期

项目摘要

ロケットエンジン高周波振動燃焼について実験を行い、メカニズムの解明を進めた。これまでにOff-Designモデルに基づいた0.1ミリ秒から1ミリ秒の短秒時間での、燃焼圧力前の数倍の圧力上昇が、隣接する燃焼領域へ伝搬することを確認できていた。今年度は点火プラグの周期を130ミリ秒に延長し、1度の着火後に再度、強制着火を行わないようにして燃焼実験を行った。その結果、同一の燃焼領域で5回以上の繰返し燃焼がおきることを観察した。燃焼間隔は10ミリ秒程度と高周波振動燃焼としては長すぎるが、昨年度確認した火炎の空間伝搬により、ロケットエンジン燃焼器内の複数個所でこの異常燃焼がおきた場合、1ミリ秒以下の圧力振動が継続して生じることとなる。その場合、ロケットエンジンに過大な圧力と熱負荷がかかり、溶損することとなる。来年度の成果は、Off-Designモデルの妥当性を裏付ける結果となった。掃気時間により燃焼間隔が変動することを確認することができた。またOff-Design燃焼の起きる、燃焼器噴射面上の半閉鎖空間の外部からの着火による燃焼実験を行った。2連の燃焼室のうち一方では、最大圧力上昇が50％、20ミリ秒周期のsin波形圧力変動が測定された。これまでに観察されたことのなかった波形である。解析の結果、未燃混合気が振動した場合の周期とほぼ一致することが明らかとなった。Off-Designモデルのような半閉鎖空間での燃焼ではない場合には、半閉鎖空間での燃焼は1か所に留まり、隣接部では燃焼がおきず、また1ミリ秒以下の短時間での大きな圧力振幅を有する振動とはならないことが明らかとなった。

High frequency vibration combustion, high frequency vibration combustion, high frequency vibration combustion This Off-Design is based on 0.1 seconds, 1 second, and a short time, and the pressure increases several times before the combustion pressure, and the adjacent combustion field is moved. This year, the ignition cycle is extended by 130 seconds, the fire is repeated after 1 degree, and the forced fire is carried out. As a result, more than 5 times of combustion in the same combustion field are observed. The combustion interval is 10 seconds or less, and the high frequency vibration combustion is 10 seconds or less, and the abnormal combustion is 10 seconds or less, and the high frequency vibration combustion is 10 seconds or less, and the abnormal combustion is 10 seconds or less, and the abnormal combustion is 10 seconds or less, and the abnormal combustion is 10 seconds or less, and the abnormal combustion is 10 seconds or less. In all cases, the pressure, heat load and dissolution loss are too high. The results of the past year are not appropriate for Off-Design purposes. It is confirmed that the combustion interval changes during the scavenging time. Off-Design Combustion initiation, combustion performance outside the semi-closed space on the burner injection surface 2. The maximum pressure rise of the combustion chamber is 50%, and the sine waveform pressure variation of the combustion chamber is measured. The wave shape of the wave is different from the wave shape of the wave. The results of the analysis show that the period of the unburned mixture is consistent with that of the unburned mixture. Off-Design combustion in semi-closed space combustion in semi-closed space combustion in adjacent part combustion in semi-closed space combustion in semi-closed space combustion in semi

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

加藤里奈、山田かん奈、三品友揮、苅田丈士

加藤里奈、山田环奈、三品智树、卡田武

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
三品友揮;苅田丈士;村松駿太;早迫奨真;Yoshihiko Haramura and Takayuki Morokuma;ロケットエンジン高周波振動モデルにおける当量比の測定
通讯作者：
ロケットエンジン高周波振動モデルにおける当量比の測定

ロケットエンジンの高周波振動燃焼

火箭发动机中的高频振动燃烧

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
青山紫音;石井寿磨;苅田丈士
通讯作者：
苅田丈士

Experimental study on high-frequency combustion instability of liquid-propellant rocket engines using off-design combustion model

DOI：
10.1016/j.actaastro.2022.11.006
发表时间：
2022-11
期刊：
Acta Astronautica
影响因子：
3.5
作者：
T. Kanda;Yuuki Mishina;Shoma Hayasako;Shunta Muramatsu;Kanna Yamada;R. Kato
通讯作者：
T. Kanda;Yuuki Mishina;Shoma Hayasako;Shunta Muramatsu;Kanna Yamada;R. Kato

ロケットエンジンの高周波振動燃焼に関する研究

火箭发动机高频振荡燃烧研究