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半球周りの極超音速流#

半球周りの極超音速流の検証計算を行いました。

キーワード#

極超音速流、 高温気体効果 、再突入物体、実在気体、衝撃波、２温度モデル、並進モード、振動モード、７化学種モデル、反応流、非平衡流、空力加熱

基礎方程式#

fundamental_equation

解析機能#

analysis_function

解析条件#

analysis_conditions

解析対象は衝撃風洞試験における直径40mmの半球[1]

半球周りの極超音速流の並進/振動温度#

translation_vibration_contour

澱み流線上の並進/振動温度#

translation_vibration_graph

  • Case 3→Case2→Case1と進むにつれ低密度高エンタルピー・条件になるほど並進温度と振動温度が乖離するのが見てとれる
  • Case 3では衝撃波近傍を除くと温度は平衡状態にあるのがわかる

表面の熱流束分布#

heat_flux

  • どのケースとも実験値[1]と概ね一致している
  • 実験測定はcatalytic wallとされ[1]、実際にはnon-catalytic wallとcatalytic wallとの中間と考えられる
    • Simulationはcatalytic wallで実施
  • Case 2の実験では澱み点から約20度ずれた箇所で熱流束が極大になっているが、レイノルズ数が低いため乱流遷移の影響ではない[1]

澱み流線上の化学種のモル濃度分布#

concentration

  • Case 3は低エンタルピーケースであるため他と比較してN2の減少が抑制されている
  • Case 2の高エンタルピー高密度のケースでは、高温度で乖離しやすくモル濃度も高いため、 N2の空間勾配とNの空間勾配が比較的に急峻であるのがみてとれる

文献#

[1] 航空宇宙技術研究所SP-29, “高エンタルピー流れ企画セッション及びワークショップ”, 1996.

関連ページ#