Effect of Deformation of the Inflatable Deceleration Device for Reentry Vehicles on the Aerodynamic Characteristics

再入飞行器充气减速装置变形对气动特性的影响

基本信息

批准号：
19K04847
负责人：
大津広敬
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Ryukoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K04847/
关键词：
バルート柔軟模型再突入飛行体衝撃波流体構造連成解析

项目摘要

2022年度は、3Dプリンタを用いて剛性の異なる試験模型を作成し、宇宙科学研究所所有の超音速風洞試験設備を用いて実験を行った。流れ場の様子と試験模型の変形を同時に高精度に計測することを目指して、簡易的なBOS法による撮影を試みた。BOS法による撮影には、2000万画素の高感度デジタルカメラを用いて撮影した。また背景画像は、4K液晶モニタを用いて表示することにより、通風試験中に、背景画像を周期的に変化させて、1回の通風試験で複数の背景画像を用いて撮影した。剛性は、模型の断面形状を変化させることにより変化させた。その結果、おおむね衝撃波形状などの傾向は撮影することができた。しかしながら、通風中に模型支持装置が微小振動を起こすため、この振動が原因と思われる誤差が見られたことから、この振動に伴う誤差を取り除くことを今後検討したいと考えている。また、数値流体解析には、JAXAスーパーコンピュータを用いた解析を実施した。模型形状については、OpenSCADという数式を用いて形状を作成できるソフトを用いて変形後の試験模型形状を作成することが可能となったため、パラメトリックに変形後の模型形状を作成することができ、スーパーコンピュータによる解析が可能となった。また、スーパーコンピュータによる解析が可能となったため、計算に用いる格子数を増やした大規模並列計算が可能となったため、模型の変形に伴う衝撃波形状の変形の様子などを詳細に調べることが可能となった。

2022年，我们使用3D打印机制作了不同刚度的测试模型，并利用空间与宇航科学研究所拥有的超音速风洞测试设备进行了实验。为了高精度地同时测量试验模型的流场和变形，我们尝试使用简单的BOS方法进行拍照。使用BOS方法的照片是使用2000万像素高感光度数码相机拍摄的。另外，背景图像显示在4K液晶显示器上，并且在通气测试过程中周期性地改变背景图像，并且在一次通气测试中拍摄多张背景图像。通过改变模型的横截面形状来改变刚度。结果，我们能够捕捉到冲击波形状的总体趋势。然而，由于模型支撑装置在通气过程中会产生微小的振动，因此观察到了被认为是由这些振动引起的误差，因此我们希望考虑在未来消除与这些振动相关的误差。此外，JAXA 超级计算机还用于计算流体分析。关于模型形状，现在可以使用名为OpenSCAD的软件创建变形后的测试模型形状，该软件可以使用数学公式创建形状，因此现在可以参数化地创建变形后的模型形状，并且使用计算机进行超级分析成为可能。此外，由于可以使用超级计算机进行分析，因此可以通过增加计算中使用的网格数来进行大规模并行计算，从而可以详细研究冲击波形状的变形，如模型变形了。