アブレーション熱防御システムの高信頼設計手法の開発

开发高可靠的烧蚀热防护系统设计方法

• 批准号: 18760613
• 负责人: 鈴木 俊之
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Japan Aerospace Exploration Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18760613/
• 关键词: 高温流体力学; 熱防御システム; 連成数値解析; 窒化反応; 表面損耗; アブレーション; 連成解析; 数値流休力学; 高温気体力学

アブレータをはじめとする炭素系材料の耐熱性能評価手法の高精度化を目指し,(1)グラファイト表面上で生じる窒化反応による損耗現象の高精度モデル化を行い,(2)昨年度開発した風洞気流と供試体熱応答を同時に解く連成数値解析コードに導入し,(3)加熱試験結果と連成数値解析結果とを比較することにより窒化反応モデルの検証を行った。(1)では,昨年に引き続きJAXA総研本部の誘導結合プラズマ加熱風洞を用いてグラファイトの加熱試験を行い,損耗データの拡充を行った。得られた損耗特性から推定されたグラファイト窒化反応確率は,表面温度2000Kにおいて約0.003であった。一方で本試験条件において風洞気流を光学的に評定することで,昨年度明らかになった風洞気流中の窒素原子数密度に関する不確かさが改善され,得られた窒化反応モデルの精度が大幅に改善された。(3)では,(1)で得られた窒化反応モデルを気流-アブレータ連成数値解析コードに導入することによって,風洞加熱試験環境におけるグラファイト熱応答の再現解析を実施した。本研究で得られた窒化確率を用いることにより,加熱試験で得られたグラファイト損耗量を定量的に再現することに成功した。しかしながらグラファイト形状変化の詳細など定性的な一致はいまだ得られていない。これは本研究で用いた窒化確率が温度に依存しない形で表記されたことに原因があると思われ,窒化反応確率の温度依存性の解明に関する課題が残った。また一方で,過去にPark等によって得られた窒化確率0.3を用いた解析結果は実験結果を大幅に過大評価,実験結果を再現できないことがわかった。これは本研究で得られた窒化反応モデルの優位性を示している。

(1) High-precision analysis of heat resistance of carbon materials,(2) High-precision analysis of heat resistance of carbon materials,(3) High-precision analysis of heat resistance of carbon materials,(4) High-precision analysis of heat resistance of carbon materials,(3) Comparison of heating test results and numerical analysis results. (1)In 2010, JAXA Research Center conducted induction and heating tests, loss tests and charging tests. The loss characteristics were estimated and the surface temperature was about 0.003 ℃ at 2000K. In this paper, the accuracy of the optical evaluation of the wind tunnel gas flow was improved greatly. (3)(1) The analysis of heat transfer in wind tunnel heating test environment is carried out. This study has been successful in obtaining the quantitative reproduction of the heat loss. The shape of the film is different from that of the original film. This paper presents a study on the relationship between temperature dependence and temperature dependence of chemical reaction accuracy. In the past, Park et al. obtained a high accuracy rate of 0.3. The analysis result was greatly evaluated, and the result was reproduced. This paper presents the results of this study.

项目成果

グラファイトの窒化特性解明に向けた実験的数値的研究

阐明石墨氮化性能的实验和数值研究

• 发表时间: 2007
• 作者: 鈴木 俊之;藤田 和央(JAXA);酒井 武治(名大)
• 通讯作者: 酒井 武治(名大)

Calculation of Thermal Response of Ablator Under Arcjet Flow Condition

• DOI: 10.2514/1.25499
• 发表时间: 2007-04
• 期刊: Journal of Thermophysics and Heat Transfer
• 影响因子: 2.1
• 作者: Toshiyuki Suzuki;T. Sakai;Tetsuya Yamada

Observation of Graphite Ni七ridation in High Enthalpy Wind Tunnel

高焓风洞中石墨氮化的观测

• 发表时间: 2007
• 作者: Toshiyuki Suzuki;et. al.
• 通讯作者: et. al.

CFRPアブレータの耐熱性能評価に向けた熱応答モデルの改善

CFRP烧蚀体耐热性能评价热响应模型的改进

• 发表时间: 2007
• 期刊: 宇宙航空研究開発機構研究開発報告 JAXA-RR-06-024
• 作者: Toshiyuki Suzuki;et. al.;鈴木 俊之,等
• 通讯作者: 鈴木 俊之,等

Expemental Study of Graphite Ablation in Nitrogen Flow

氮气流中石墨烧蚀的实验研究

• 发表时间: 2008
• 期刊: Journa of Thermophysics and Heat Transfer Vol.22,No.3(受理通知受取済み)
• 作者: Toshiyuki Suzuki;et. al.
• 通讯作者: et. al.