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神谷 朋宏; 吉田 啓之
衝撃波シンポジウム講演論文集(インターネット), 7 Pages, 2024/03
これまで、原子力発電所において事故時に発生することが懸念される蒸気爆発をシミュレーションするため、保存則を満たすghost fluid法を開発してきた。開発手法では、バルク領域が高次精度で離散化される一方で、界面影響領域が一次精度の空間近似で解析されており、一貫したアルゴリズムとなっていなかった。そこで、仮想流体の取得方法を修正し、界面影響領域に対しても高次精度の近似手法を適用できるより包括的なアルゴリズムを提案した。本発表では、アルゴリズムを概説するとともに、数値テスト結果について報告する。
小田 靖久*; 小紫 公也*; 高橋 幸司; 春日井 敦; 今井 剛*; 坂本 慶司
電気学会論文誌,A, 126(8), p.807 - 812, 2006/08
周波数170GHz,MW級出力ジャイロトロンを用いたマイクロ波プラズマ生成実験とマイクロ波推力に関する研究を行っている。パラボラ型推進器モデルにマイクロ波を入射すると、収束点においてプラズマが生成され、そのプラズマは追随するマイクロ波エネルギーを吸収しながら伝搬していく。その伝搬速度は、マイクロ波エネルギー密度が75kW/cm
以上になると音速程度になることや、運動量結合係数(マイクロ波エネルギーの推力への変換係数)が、プラズマの伝搬速度が音速に近くなるにつれて増加していくことを明らかにした。これは、音速程度のプラズマ伝搬が衝撃波を作り出している可能性を示唆している。
小田 靖久*; 小紫 公也*; 高橋 幸司; 春日井 敦; 坂本 慶司
電気学会研究会資料,原子力研究会(NE-04-11
15), p.19 - 22, 2004/09
日本原子力研究所と東京大学は、核融合プラズマ加熱用に開発された1MWクラスの大電力ジャイロトロンから発生する大電力マイクロ波を、ロケットのビーミング推進に適用する協力研究を行っている。推進器としてパラボラ型の反射鏡を用いることにより大電力マイクロ波ビームはフォーカスされ気中放電によるプラズマを生成すると同時に、衝撃波を発生させる。その衝撃波により推進器(ロケット)は推進力を得る。実験において測定された運動量結合係数は、最短のパルス幅であった100マイクロ秒において最も高くなり、400N/MWを記録した。この値はこれまでのレーザー推進器の性能に比肩する性能であり、19gのロケット型推進器を2m打ち上げることに成功した。
小田 靖久*; 中川 樹生*; 松井 信*; 小紫 公也*; 高橋 幸司; 坂本 慶司; 今井 剛
第47回宇宙科学技術連合講演会講演集 (CD-ROM), p.1067 - 1069, 2003/00
近年、低コスト打ち上げシステムへの要求がますます高まっており、外部からエネルギーを供給するビーミング推進機はその有力な候補の一つである。中でもパルスビームにより大気をプラズマ化し、生じた衝撃波により推力を得る大気吸込型パルスビーミング推進は盛んに研究されている。本研究ではパルスビーム源として100GHz帯1MW出力ジャイロトロンから出力されるマイクロ波を用い、アルミ製パラボラ型模型機の飛行試験を行い、初速度,最高到達高度から力積及び運動量結合係数(Cm値)を求めた。その結果、マイクロ波パワー及びパルス幅がそれぞれ730kW, 0.1msecのときCm値は440N/MWとなり、これまでに報告されているパラボラ集光型レーザー推進機の250N/MWを超えている。
内海 隆行*; 功刀 資彰; Zhang, Y.*
CIPUS Annual Report, 0, p.1 - 7, 1996/00
CIP法による双曲型偏微分方程式の数値解析では、移流項計算と非移流項計算が分離して行われるが、移流項計算における数値粘性が小さいことから圧縮性流体運動において現われる衝撃波前後での物理量の不連続を数値的に取り扱うためにVon Neumann-Richtmyer(N-R)型人工粘性項を非移流項計算に導入することが必要となる。これまでCIP法で用いられてきた人工粘性項は、圧縮領域においては衝撃波面における熱エネルギーと運動エネルギーの交換をRankine-Hugoniotの関係を満たすようにし、非圧縮領域においてはゼロとするものであり、空間変数に関しては連続ではあるが微分可能でない関数である。しかし近年CIP法に関連して、微分代数的CIP法、CIP-有限要素、局所補間微分オペレータ法(IDO)のように人工粘性項の微分可能な関数表現を用いることが好ましい数値解析手法が提案されてきている。本報告では、人工粘性項の1次元における解析関数的表現の検討を通して、一般座標・多次元への拡張可能な人工粘性項を提案する。
L.S.Nelson*; 更田 豊志; Eatough, M. J.*; F.J.Vigil*
第27回日本伝熱シンポジウム講演論文集, p.319 - 321, 1990/05
本発表では、発表者がSFD/EPST協定に基づく駐在員として米国サンディア国立研究所滞在中に行なった小規模アルミニウム/水反応実験の結果をもとに、溶融アルミニウムの水蒸気発生条件について報告する。実験内容は7~10gの溶融アルミニウムを水中に落下させ、外部圧力波を印加することによって水蒸気爆発をおこさせたもので、溶融アルミニウムの水蒸気爆発は外部圧力波の強度だけでなく形状にも強く依存することなど、アルミニウムの水蒸気爆発発生条件を明らかにした。
小田 靖久; 山口 敏和*; 福成 雅史*; 小紫 公也*; 坂本 慶司
no journal, ,
The study of the millimeter-wave breakdown has been stimulated by the progress of high-power millimeter-wave sources. The experiment of atmospheric breakdown caused by high power 170 GHz millimeter-wave shows that the velocity of induced shock wave was 300-500 m/s and it was found too slow to support detonation wave. Hence CJ detonation model was not applicable for millimeter-wave breakdown. In this report, the physical model of the shock wave by breakdown plasma supported by millimeter wave was proposed. An analytical model of a shock wave supported by an atmospheric millimeter-wave plasma was proposed.
