ロケット打ち上げ時に発生する非線形空力音に関する研究

火箭发射过程中非线性气动声的研究

• 批准号: 07J03209
• 负责人: 野々村 拓
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J03209/
• 关键词: CFD; CAA; WCNS; ロケットプルーム; 音響波; 超音速ジェット; マッハは; マッハ波

本件急では(1)計算コードの構築・改良を行い、その後(2)平板に衝突する超音速ジェットから発生する音波を取り出してその数値解析を行った.最終的に(3)音響波予測のための指針を明らかにした.(1)より複雑で解像度を必要とする問題のため、計算コードの構築、改良に関しては報告者が以前から研究してきた重み付きコンパクトスキームの高効率化を行った.これにより解像度の向上および計算速度が3倍程度速くすることができた.(2)ロケット打ち上げ時を模擬した、斜め平板に衝突する超音速ジェットから発生する音波の数値解析を行った.JAXAのスーパーコンピュータを用いて、様々にパラメタを変化させた計4ケース程度の超音速ジェットの流れ場及び音響場の大規模解析を行い、そこから得られた大量の非定常データを用いてその特性を明らかにした.計算手法は前述した改良された重み付きコンパクトスキームであり、現状で最も効率の高い手法の一つである.得られた知見として以下の3つがあげられる.1)音響波は衝突前に(i)せん断層から発生するマッハ波、(ii)衝突に起因する音響波、(iii)衝突後にせん断層から発生するマッハ波の3種類あることを明らかにした.(ii)の音響波に関しては、これまで十分に議論されていなかったものであり、本研究でその存在を明確にできた.2)(i)、(iii)の音響波に関しては、昨年度行った超音速ジェット単体から発生する音響波と同様の特性を持っていることを明らかにした.3)(ii)の音響波に関しては、周波数特性に関しては、従来どおりの予測手法と同様に議論できるが、その放射角度はロケット側であり、音響波もかなり強いものであるため、予測の高精度化が必要であることがわかった(3)これまでの結果から、音響波予測手法に対する以下の知見が明らかになった.1)雰囲気からみた超音速領域がマッハ波の音源となっている.2)衝突点ではマッハ波と異なるメカニズムで音響波が発生している.これらの知見はロケットの音響波予測に対して非常に有効なものであると考えられ、今後のこの分野の発展に欠かせないものである.

This article is urgent to (1) calculate the structure of the tube, improve the operation, and (2) calculate the numerical value of the plate collision. The final sound wave prediction (3) (1)The resolution of the complex is necessary to solve the problem, calculate the structure of the network, improve the relationship between the reporter and the previous research, and improve the efficiency of the network. The resolution and calculation speed of this system are 3 times faster. (2)The numerical analysis of supersonic flow field and acoustic field in JAXA is carried out. The calculation method is the same as the previous one. There are three types of sound waves: (i) the sound waves that are generated from the fault before the conflict,(ii) the sound waves that are generated from the fault after the conflict, and (iii) the sound waves that are generated from the fault after the conflict. (ii)2) The acoustic wave characteristics associated with (i) and (iii) the acoustic wave characteristics associated with (ii) the acoustic wave characteristics associated with (iii) and (iv) the acoustic wave characteristics associated with (iv) and (v) the acoustic wave characteristics associated with (v)従来どおりの予测手法と同様に议论できるが、その放射角度はロケット侧であり、音响波もかなり强いものであるため、予测の高精度化が必要であることがわかった(3)これまでの结果から、The acoustic wave prediction method is based on the following knowledge: 1) the acoustic wave is generated in the supersonic field; 2) the acoustic wave is generated in the collision point. The sound wave prediction of this kind of knowledge is very important.

项目成果

ロケット音響予測に向けた超音速ジェットからの音響特性の解析I〜検証および周波数特性

用于火箭声学预测的超音速喷气机的声学特性分析 I ~ 验证和频率特性

• 发表时间: 2007
• 作者: 野々村 拓;藤井 孝藏
• 通讯作者: 藤井 孝藏

On Grid and Scheme Resolution for Supersonic Jet Acoustics

超音速喷气声学的网格和方案解析

• 发表时间: 2008
• 作者: Taku Nonomura;Kozo Fujii
• 通讯作者: Kozo Fujii

Computational analysis of characteristics and Mach number effects on noise emmision from ideally expanded highly supersonic free-jet

理想扩展高超音速自由喷射的特性和马赫数对噪声排放影响的计算分析

• 发表时间: 2007
• 作者: Taku Nonomura;Kozo Fujii
• 通讯作者: Kozo Fujii

Effects of difference scheme type in high-order weighted compact nonlinear schemes

• DOI: 10.1016/j.jcp.2009.02.018
• 发表时间: 2009-06
• 期刊: J. Comput. Phys.
• 作者: T. Nonomura;K. Fujii

Computational Analysis of Characteristics of Mach Wave Sources in Supersonic Free-jets

• DOI: 10.2514/6.2009-16
• 发表时间: 2009-01
• 作者: T. Nonomura;K. Fujii