小型推進機のための低レイノルズ数流れ測定によるノズル効率低下に関する研究

小型推进器低雷诺数流量测量降低喷管效率的研究

• 批准号: 19K23481
• 负责人: 柳沼 和也
• 金额: $ 1.83万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-08-30 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K23481/
• 关键词: 低レイノルズ数流れ; 小型衛星; 小型推進; ノズル; 水

本研究は，超小型衛星に搭載される推進系の中でも，小型ノズルの内部の低レイノルズ数流れによる効率低下問題を実験的に説明することを主題としている．低レイノルズ数流れに関しては，これまでは数値計算よる予測が主に行われてきたが，本研究では，流れを乱さない可視光によるMTV法と樹脂造形が可能な3Dプリンタによって製作した樹脂3Dノズルとを組み合わせたノズル内部流れ分布測定という，小型ノズル内部流れ現象の定量的な評価方法を提案している．加えて推力スタンドによる直接推力測定も同時に行うことで，ノズル効率低下の要因それぞれの効果に対して定量的な比較を行う．今年度は提案手法による実験を行うためのスラスタと真空設備の構築を行った．既に構築が完了していたスラスタシステムい加えて，アルゴンと水を推進剤として供給できるようにした．真空設備の構築では，特に重要となる背圧の調整を行えるように，スラスタノズルからではなく，他の箇所から推進剤を流すことで，スラスタノズルにおける推進剤流量が変化しても，ノズル下流の圧力を一定に保ち，対照実験が行えるようにした．構築したスラスタに対して，電子銃を用いた密度分布測定実験を実施し，特にノズル下流の密度分布測定を重点的に実施した．電子順を用いた分布測定では電子ビームを可能な限り細く出力できるように電子銃のシステムの工夫を行った．令和元年度の途中で電子銃システムのうち高電圧システムが故障したため，その修復作業も実施した．

This paper aims at explaining the problem of low efficiency in propulsion systems for microsatellites. In this study, we propose a quantitative evaluation method for 3D resin modeling. Increase thrust force and direct thrust force measurement simultaneously, and reduce the main cause of low efficiency. This year's proposal is to build a vacuum system. In addition, the construction of the water supply system is completed. The construction of vacuum equipment is particularly important for the adjustment of the back pressure. In addition, the flow rate of the propellant is changed. In addition, the pressure of the downstream pressure is kept constant. The density distribution of electron emission is measured in detail. The electron sequence distribution is determined. The electron sequence distribution is determined. The electron sequence distribution is determined. In the middle of the year, the electronic control system was broken down and the repair work was carried out.