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様々な加速度環境における自由表面流の動的挙動予測と極抵温流体の貯蔵性評価

各种加速环境下自由表面流动态行为的预测以及低温流体储存特性的评估

基本信息

批准号：
17760636
负责人：
姫野武洋
金额：
$ 2.24万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、様々な加速度環境で貯蔵容器内部の液体を望ましい位置に保持し、思い通りに搬送する"流体管理技術"の確立へ向け、主として宇宙機の推進薬タンク内部の自由表面流を対象とし、その熱流動特性を実験と数値解析により調べた。実験では、宇宙機における動的な加速度環境を模擬するために、加振装置とアクリル製の供試体容器を設計製作した。本年度は、光の屈折を利用して液面の微小変形を非接触で検出し、液体揺動(スロッシング)の減衰率を取得する独自手法を用い、供試液体の液位、印加する加速度、容器形状および内部装備品形状を変化させた場合について、液体揺動の減衰率を計測し、本手法が高精度かっ短時間のうちに減衰率を評価できることを確認した。数値解析については、申請者らが開発している自由表面流解法(CIP-LSM)を用い、加振実験と対応する計算を行って比較することにより、数値解が液体揺動のモードと固有振動数を適切に再現できること、ならびに、大振幅加振を与えて砕波を生じさせた場合についても、液面形状を精度良く模擬できることが確認された。さらに、気液界面で体積変化を考慮できる相変化モデルを考案し、上記の自由表面流解法に実装した。続いて、熱入力に伴って成長する気泡を模擬し、モデルが現象を適切に模擬できることを確認した。更に、熱流動と液面揺動が連成する問題に関して、密閉容器内部で発生する液面揺動に伴う界面熱伝達の促進が、気相の収縮・膨張を通じて容器内部の圧力急変の原因になることを計算で再現した。

In this study, the acceleration of the environment, the location of the liquid in the container is maintained, the fluid management technology is used to ensure the direction of the fluid management technology, and the free surface flow in the environment is simulated in this study. the analysis of the dynamic characteristics of free surface flow in the environment. The acceleration environment model and vibration equipment of the vehicle and the space machine are used for the design of the body container. This year, the optical refraction device uses the micro-shape non-contact device of the liquid surface, the decay rate of the liquid movement to obtain the single device, the test liquid level, the Inca acceleration, the shape of the container, the shape of the internal equipment, the shape of the product, the decay rate of the liquid, the decay rate of the liquid, and the decay rate of the liquid. This method uses high precision to determine the failure rate in a short period of time. Numerical analysis and application of the free surface flow method (CIP-LSM) are used to calculate the number of natural vibrations in the liquid phase, and to analyze the natural number of vibrations in the liquid. The shape of the liquid surface is accurate and accurate. The liquid interface, the free surface flow method and the free surface flow method. As you grow up, you need to make sure that you are in a good position to make sure that you are in a good position to make sure that you are in a position to make sure that you are in good shape. On the other hand, the liquid level monitoring system is connected to a problem, and the interface of the liquid level monitoring equipment in the airtight container can be improved, and the internal pressure in the container will be improved. The reason for the emergency in the container will be found again.