運搬ロケットの打ち上げ時に、主エンジンの作動中に気泡が入らない液体推進剤を十分に供給することが極めて重要です。本論文では、打ち上げ時の過負荷条件下におけるロケット燃料タンクの流出装置の作動特性および設計要求を対象に、CFDモデルを構築し、異なる運転条件下で輸送管内にガスが発生した場合の残存液体量について数値シミュレーションおよび比較研究を行いました。研究要因には、流出口に円錐角度の遷移を採用しているかどうか、流出口上方に隔壁を配置しているかおよび隔壁の幾何学的構造、流出口にフィルターを設置しているかが含まれます。結果は以下のとおりです。円錐角度の遷移を採用することで、使用不能な液体推進剤を大幅に減少させることができ、最適な円錐角度は約30°です。隔壁の配置は低温推進剤の純液相供給に有効であり、最適な隔壁の高さと長さがあります。球殻型隔壁は使用不能な推進剤をさらに約0.25％減少させることができます。流出口にフィルターを設置すると、固体不純物および大きな気泡が輸送管内に入るのを防止できます。液体酸素と比較して、液体水素の表面張力は気液界面の安定性維持能力が劣っており、流出口構造の最適設計に対する要求が高くなります。

ロケット打ち上げ;低温推進剤;流出装置;液面崩壊;CFDシミュレーション