直交格子積み上げ法を用いた超音速流れ解析手法の開発
(Supersonic Flow Analysis Method Using the Building Cube Method)

1. 研究背景 (Background of Research)

 大陸間の移動時間短縮のため,スクラムジェットエンジンを搭載した極超音速機の実現が望まれています.しかし,スクラムジェットエンジンは内部流れの滞留時間が短く,着火,保炎,混合などが極めて困難であるため,実現に向けてこれらの問題を解決する必要があります.

 そこで,キャビティ保炎器を取り付けたスクラムジェット燃焼器を検討しています.キャビティ保炎器内での着火と保炎は,滞留時間だけでなく燃料と空気の混合メカニズムも影響しており,その解明には実験だけでなく流体解析も必要となります.

In order to shorten intercontinental travel time, it is desired to realize a hypersonic aircraft equipped with a scramjet engine. However, the residence time of the internal flow of a scramjet engine is short, and ignition, flame retention, and mixing are extremely difficult, so these problems must be solved before the engine can be realized.

Therefore, we are considering a scramjet combustor with a cavity flame retainer. Ignition and flame retention in a cavity retainer are affected not only by residence time but also by the mixing mechanism of fuel and air, which requires not only experiments but also fluid analysis to elucidate.

2. 研究目的 

(Purpose of the Research)

 本研究では,計算性能の更なる向上に向けて,複雑形状を対象とした解析にも容易に対応が可能な等方直交格子をベースとするBuilding-Cube Method (BCM)を用いた流体解析ソルバーを開発し,スクラムジェットエンジン内部の複雑な流れ現象の解明を目的として研究を行っています.

3. 研究内容 (Research)

 本研究室で構築しているBCMソルバーをスクラムジェットエンジン内部流れ解析用に構築しています.構築しているBCMソルバーを用いて,スクラムジェットエンジンに取り付けられたキャビティ保炎器内部流れ場の解析を行っています.キャビティ保炎器内部流れ場の解析では,Gruberらのcold-flow 実験結果[1]やその他の実験結果と比較し,本BCMソルバーの妥当性の検証を行っています.


参考文献

[1] : M.R.Gruber, R.A.Baurle, T.Mathur, and K.Y. Hsu, “Fundamental Studies of Cavity-Based Flameholder Concepts for Supersonic Combusters”,  Jornal of Propulsion and Power, Vol.17, No.1,pp.146-153, 2001.