並列タイトル等Numerical simulation of sub-cooled liquid N2 nozzle flow with cavitation
タイトル（掲載誌）航空宇宙技術研究所特別資料 = Special Publication of National Aerospace Laboratory
一般注記航空宇宙技術研究所 7-9 Jun. 2000 東京 日本
National Aerospace Laboratory 7-9 Jun. 2000 Tokyo Japan
航空宇宙分野では、ロケットエンジンターボポンプの例に代表されるように高速流動を伴う極低温流の管理や制御は必要不可欠な技術である。流動を伴う極低温流体に対してはキャビテーションによる蒸気気泡が発生する気液2層状態を考慮しなければならない。キャビテーションを伴う流動の解析は、均質モデルや2流体モデルで行われてきたが、気泡の分布を精度良く捕捉できない、気泡の発生、消滅が取り扱いにくいという欠点があった。そこで、複雑形状内の流動におけるキャビテーション遷移を精度良く予測するモデルを構築し、このモデルを用いた数値解析コードを開発した。このコードを使って、サブクール液体窒素のキャビテーション遷移を伴うノズル流れの数値シミュレーションを行った。シミュレーションの結果を同じ条件で行われたサブクール液体窒素のノズル流れに関するNASAの実験結果と比較した。その結果、ノズル壁面の静圧分布など、シミュレーションの結果と実験結果は良く一致した。
Operation and control of a high speed cryogenic flow is an indispensable technique in the aerospace technology as represented by examples of turbopumps for rocket engines. The liquid-gas mixed phase, in which vapor bubbles are created by cavitation, must be taken into account in cryogenic fluids. Though homogeneous models or two-fluid models had been used in flow analyses with cavitation, they had difficulties in reproducing bubble distributions and in treatment of the creation and annihilation of bubbles. A new model, which could predict cavitation in the flow in a complex structure, was constructed and the numerical code based on this model was developed. A simulation study of a cavitating nozzle flow in a sub-cooled liquid nitrogen was carried out using this code. The simulation results were compared with NASA experimental results of the sub-cooled liquid nitrogen nozzle flows with cavitation under the same test conditions. The simulation results such as the pressure distribution on the nozzle surface were in good agreement with the experimental results.
資料番号: AA0028635040
レポート番号: NAL SP-46
連携機関・データベース国立情報学研究所 : 学術機関リポジトリデータベース（IRDB）（機関リポジトリ）
提供元機関・データベース宇宙航空研究開発機構 : 宇宙航空研究開発機構リポジトリ