高信頼熱防御システム開発に向けた壁面触媒性に関する研究

研究壁催化性能以开发高可靠的热防护系统

• 批准号: 08J02159
• 负责人: 大澤 弘始
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J02159/
• 关键词: 壁面触媒性; 熱防御システム; 高温気体力学; 誘導結合プラズマ

酸素原子の触媒効率計測のための実験および数値解析を行った。実験は宇宙航空研究開発機構研究開発本部の触媒性計測装置を用いて行った。触媒性計測装置は高周波電流を気流に投入することにより高温プラズマを生成することができる実験装置である。本研究ではこの高温プラズマを耐熱材などの供試体にさらすことで変化する化学種の数密度を発光分光法によって計測し、その結果を用いて酸素原子の触媒効率を評価した。平成21年度は触媒性計測装置内部の高温プラズマ気流の分光診断を行い、酸素原子の触媒効率を高精度に求めるにはどのような計測方法が適しているのかを判断するための実験を行った。従来では供試体中心軸に沿った方向のみ発光スペクトルを取得し、その結果から酸素原子の触媒効率を評価していたのだが、その結果の妥当性検証が不足したため、供試体表面に対して半径方向の発光スペクトルも取得する試験を実施した。その半径方向に対して外側の石英管周辺に発光強度が強い場所が存在することが分かった。つまりは一般に発光分光試験では中心軸に焦点を合わせたとしても半径方向に積分された光を拾ってしまうため、積分値と本当に計測したい中心軸の発光強度の空間分布が相似を成さないということが分かった。したがって、酸素原子の触媒効率を正確に評価するためには供試体中心軸に沿った方向の発光スペクトルを取得するだけでなく、半径方向のそれも取得し、逆アーベル変換という手法を用いて中心軸に沿った方向の発光強度の空間分布を抽出する必要があるという結論に至った。以上の結果を踏まえて酸素原子の触媒効率を再評価したみたところ、従来の積分値の空間分布を用いて評価した酸素原子触媒効率に対して少し大きくなることが分かった。

Acid atom efficiency measurement and analysis The catalytic measurement device of the Research and Development Department of the Aerospace Research and Development Agency was used in the field. Catalytic measuring device is used for high frequency current generation. In this study, the number density of the chemical species in the sample was measured by photoluminescence, and the catalytic efficiency of the acid atom was evaluated. In 2011, the measurement method of high temperature and high temperature gas flow in catalytic measurement device was used to determine the catalyst efficiency of acid atom with high accuracy. In the past, the test sample center axis along the direction of light emission, the results of the acid atom catalyst efficiency evaluation, the results of the adequacy of the test sample surface to the radial direction of light emission, the test was carried out. There is a strong field of light emission around the quartz tube in the radial direction. The spatial distribution of the emitted light intensity on the central axis is similar to that on the central axis. The catalyst efficiency of the acid atom is evaluated correctly. The light emission along the central axis of the test sample is obtained. The light emission along the radial direction is obtained. The inverse method is used to extract the spatial distribution of the light emission along the central axis. The above results are used to evaluate the catalytic efficiency of acid atoms.

项目成果

Experimental and Numerical Investigation of Catalytic Efficiency of Atomic Oxygen Recombination on TPS Surfaces

• DOI: 10.2514/6.2009-3934
• 发表时间: 2009-06
• 作者: H. Osawa;Toshiyuki Suzuki;H. Takayanagi;Masahito Mizuno;K. Fujita;K. Sawada

Experimental and Numerical Study for Reevaluating Catalytic Efficiency of Atomic Nitrogen Recombination for SiC Material Surfaces

重新评估 SiC 材料表面原子氮复合催化效率的实验和数值研究

• 发表时间: 2009
• 作者: 柴田裕希;多島良;原科幸彦;Shigehiko Tateno;sanae Haga;Shigehiko Tateno;Ogasawara K;Hiroshi Osawa;Shigehiko Tateno;Kajiwara M;Hiroshi Osawa;Hui-qi Zhang;Ogasawara K;大澤弘始;Hiroshi Osawa
• 通讯作者: Hiroshi Osawa

Evaluation of Catalytic Efficiency of Atomic Oxygen Recombination on TPS Surfaces

TPS 表面原子氧复合催化效率评价

• 发表时间: 2009
• 作者: 柴田裕希;多島良;原科幸彦;Shigehiko Tateno;sanae Haga;Shigehiko Tateno;Ogasawara K;Hiroshi Osawa
• 通讯作者: Hiroshi Osawa

窒素原子表面触媒性再結合確率評価に向けた実験的数値的研究

评估氮原子表面催化复合概率的实验和数值研究

• 发表时间: 2008
• 作者: 柴田裕希;多島良;原科幸彦;Shigehiko Tateno;sanae Haga;Shigehiko Tateno;Ogasawara K;Hiroshi Osawa;Shigehiko Tateno;Kajiwara M;Hiroshi Osawa;Hui-qi Zhang;Ogasawara K;大澤弘始;Hiroshi Osawa;大澤弘始
• 通讯作者: 大澤弘始

壁面触媒性再結合確率の高精度評価に向けた実験的数値的研究

高精度评估壁催化复合概率的实验和数值研究

• 发表时间: 2009
• 作者: 柴田裕希;多島良;原科幸彦;Shigehiko Tateno;sanae Haga;Shigehiko Tateno;Ogasawara K;Hiroshi Osawa;Shigehiko Tateno;Kajiwara M;Hiroshi Osawa;Hui-qi Zhang;Ogasawara K;大澤弘始
• 通讯作者: 大澤弘始