Research of Combustion Dynamics on Cryogenic Flow under Supercritical Pressure

超临界压力下低温流动燃烧动力学研究

• 批准号: 23360380
• 负责人: TSUBOI Nobuyuki
• 金额: $ 11.81万
• 依托单位: Kyushu Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23360380/
• 关键词: ロケット; 宇宙工学; 流体工学; 熱工学; 超臨界流体; 水素; 航空宇宙工学

The numerical and experimental studies on the cryogenic flow under the supercritical pressure are performed in order to understand the thermodynamic characteristics and fluid dynamics. The averaged density distributions of the mono-axial nitrogen jet flow under the supercritical pressure using RANS simulations agree well with the experimental data. The preconditioning method including multi-species mass-conservation equations was developed to capture the unsteady feature near the shear layer in the low-speed H2/O2 shear flow. As for LES simulations, the cryogenic nitrogen/nitrogen mixing layers in ideal-gas and transcritical conditions were also simulated. The results show that the effects of the pseudo-critical temperature are small on the turbulent eddy structure. In the experiment for the cryogenic nitrogen jet under the transcritical pressure, the temperature gradient along the symmetric line becomes small near the pseudo-critical temperature.

本文对超临界压力下的低温流动进行了数值模拟和实验研究，以了解超临界压力下低温流动的热力学特性和流体动力学特性。采用RANS方法模拟了超临界压力下单轴氮气射流的平均密度分布，计算结果与实验数据吻合较好。建立了包含多组分质量守恒方程的预处理方法，用于捕捉低速H2/O2剪切流中剪切层附近的非定常特性。在大涡模拟方面，还对理想气体和跨临界条件下的低温氮/氮混合层进行了模拟。结果表明，拟临界温度对湍流涡结构的影响很小。在跨临界压力下的低温氮气射流实验中，在伪临界温度附近，沿对称线沿着的温度梯度变小。

项目成果

ローテーティングデトネーションエンジンの3次元数値解析:回転するデトネーションの3次元構造

旋转爆震发动机3D数值分析：旋转爆震3D结构

• 发表时间: 2011
• 作者: 坪井伸幸;山田貴幸;林光一;山田英助;小島孝之
• 通讯作者: 小島孝之

An Analysis of Quantum Effect on the Thermodynamic Properties of Cryogenic Hydrogen

量子效应对低温氢热力学性质的分析

• 发表时间: 2012
• 期刊: Proceedings of the 3rd International Forun on Heat Transfer
• 作者: H. Nagashima;S. Tsuda;N. Tsuboi;M. Koshi;A. K. Hayashi and T. Tokumasu
• 通讯作者: A. K. Hayashi and T. Tokumasu

Two-dimensional numerical simulation on galloping detonation in a narrow channel

• DOI: 10.1016/j.proci.2012.06.132
• 发表时间: 2013
• 作者: N. Tsuboi;Y. Morii;A. Hayashi

デトネーションにおける新しい数値計算法について

关于爆炸的新数值计算方法

• 发表时间: 2012
• 作者: 坪井伸幸;森井雄飛;朝原誠;野々村拓;林光一;小川博之
• 通讯作者: 小川博之

前処理法を用いたハイブリッドロケット内部の3次元非定常圧縮性流れの数値解析：前処理法の効果

使用预处理方法对混合火箭内部三维非定常可压缩流进行数值分析：预处理方法的效果

• 作者: M.Tagawa;K.Yokota;H.Shimamura;Y.Kimoto;M.Koga,;H.Nishimura;坪井伸幸
• 通讯作者: 坪井伸幸