Fundamental Study on Cryogenic Fluid Management for the Design of Orbital Transfer Vehicles and Propellant Depot Systems

轨道传输飞行器和推进剂库系统设计中的低温流体管理基础研究

基本信息

批准号：
21H04587
负责人：
姫野武洋
金额：
$ 27.12万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

極低温スロッシング実験については、回転加振機による実験を継続し、液面揺動に伴う圧力変化データを取得した。液相温度分布をパラメーターとした試験を多数実施することにより、圧力降下に及ぼす因子を抽出した。大型液体水素タンク減圧実験については、昨年度に構築した遠隔監視システムも活用し、能代ロケット実験場の既設30立方メートルタンクを使用した減圧沸騰実験を実施した。沸騰二相流実験については、透明沸騰電熱管を用いた実験装置を拡張し、並列流路における分流特性の取得を行い、体積流量や気液質量流量比(クオリティ)に応じた管路圧損の変化を適切に取得した。併せて、管路圧損を予測できる縮退モデルの検討を進めた。自由表面流の数値解析については、減圧沸騰現象を適切に予測するために、凝縮モデルを導入した。これらを用いて、液中翼周りのキャビテーションの数値解析に着手し、シートキャビテーションやスーパーキャビテーションを呈する広範なキャビテーション数条件について、安定に計算が進行する手法を構築した。今後は、キャビテーションブレークダウンを定量的に予測できることを目指してモデルの改良を行う。

关于低温晃动实验，我们使用旋转振动器继续进行实验，并获得了与液位波动相关的压力变化的数据。通过使用液相线温度分布作为参数进行大量测试，我们提取了影响压降的因素。在大型液氢储罐减压实验方面，我们还利用了去年建成的远程监控系统，利用能代火箭试验场现有的30立方米储罐进行了减压沸腾实验。针对沸腾两相流实验，我们利用透明沸腾加热管扩展实验装置，获得平行流道中的分流特性，并根据体积流量和气液质量流量比研究管道压降（质量）。同时，我们研究了可以预测管道压力损失的简并模型。关于自由表面流的数值分析，引入了冷凝模型以正确预测真空沸腾现象。利用这些，我们开始对浸没叶片周围的空化进行数值分析，并开发了一种可以在广泛的空化数条件下进行稳定计算的方法，包括片状空化和超空化。未来，我们将改进模型，目标是能够定量预测空化破坏。

项目成果

期刊论文数量（7）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

宇宙で流体を操る

操纵太空中的流体

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Pressure recovery during pressure reduction experiment with large-scale liquid hydrogen tank

大型液氢罐减压实验中的压力恢复

DOI：
10.1016/j.ijhydene.2020.12.184
发表时间：
2021-02-03
期刊：
International Journal of Hydrogen Energy
影响因子：
7.2
作者：
Kazuma Tani;T. Himeno;Yasunori Sakuma;Toshinori Watanabe;Hiroaki Kobayashi;Terukuni Toge;Syuntaro Unno;S. Kamiya;O. Muragishi;Katsuhiro Kanbe
通讯作者：
Katsuhiro Kanbe

Pressure recovery during pressure reduction experiment with large-scale liquid hydrogen tank

大型液氢罐减压实验中的压力恢复

DOI：
10.1016/j.ijhydene.2020.12.184
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
7.2
作者：
Tani Kazuma;Himeno Takehiro;Sakuma Yasunori;Watanabe Toshinori;Kobayashi Hiroaki;Toge Terukuni;Unno Syuntaro;Kamiya Shoji;Muragishi Osamu;Kanbe Katsuhiro
通讯作者：
Kanbe Katsuhiro

Space Lander Descent Control System Design Considering Fuel Sloshing Under Microgravity

考虑微重力下燃料晃动的空间着陆器下降控制系统设计