JAXA Repository / AIREX 未来へ続く、宙(そら)への英知
65237000.pdf2.35 MB
titleプラズマセイル評価用ハイブリッド粒子シミュレーションスキームの開発
Other TitleDevelopment of Hybrid Particle-In-Cell Simulation Code for Research of Magneto Plasma Sail
Author(jpn)松本, 正晴; 梶村, 好宏; 船木, 一幸; 篠原, 育
Author(eng)Matsumoto, Masaharu; Kajimura, Yoshihiro; Funaki, Ikko; Shinohara, Iku
Author Affiliation(jpn)宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所 (JAXA)(ISAS); 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所 (JAXA)(ISAS); 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所 (JAXA)(ISAS); 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所 (JAXA)(ISAS)
Author Affiliation(eng)Institute of Space and Astronautical Science, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA)(ISAS); Institute of Space and Astronautical Science, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA)(ISAS); Institute of Space and Astronautical Science, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA)(ISAS); Institute of Space and Astronautical Science, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA)(ISAS)
Issue Date2012-03-30
Publisher宇宙航空研究開発機構
Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA)
Publication title宇宙航空研究開発機構研究開発資料
JAXA research and development memorandum
VolumeJAXA-RM-11-019
Start page1
End page45
Publication date2012-03-30
Languagejpn
eng
AbstractRecently, a new propulsion system called Magneto Plasma Sail (MPS) attracts the attention, and it is expected to have high thrust power ratio and specific impulse. The MPS produces the propulsive force by interaction between the solar wind and the artificial magnetic field inflated by the plasma injection. This research and development memorandum shows a detail description of the Hybrid (ion particles, electron Fluid) code for the research and development of the MPS. A discretization procedure for a total variation diminishing (TVD) scheme is introduced to the Hybrid code in order to improve the numerical stability and resolution when calculating the plasma flow field in which magnetic field discontinuities (for example, Rankine-Hugoniot jump conditions for shock waves) are generated. The TVD scheme significantly prevents non-physical, numerical oscillations, which would ordinarily be produced in the solution when the convection term of the magnetic induction equation in the Hybrid code is discretized by central difference schemes at magnetic field discontinuities. Also, the typical simulation results using 2D or 3D Hybrid code developed for the present research are reviewed.
新しい推進システムとして注目を集めている磁気プラズマセイルは,高い推力電力比と比推力が見積もられており,外惑星探査におけるコスト削減,飛行時間の大幅短縮が期待されている.この推進システムの原理は,初期磁場をコイルによって生成し,その磁場をプラズマ噴射によって展開する.さらに,展開後の広大な磁気的な帆によって太陽風の力を受け,推力を得るものである.本報告では,この磁気プラズマセイルの研究開発向けに開発した,イオンを粒子,電子を流体として取り扱うハイブリッド粒子プラズマ解析コードについて,その詳細を記述した.本ハイブリッドコードでは,衝撃波などの不連続面が発生するプラズマ流れの計算において,計算の安定性と解像度を向上させるため,磁場の誘導方程式の対流項の離散化にTotal variation diminishing (TVD)法を導入した.これによって,従来の方法である中心差分で離散化した際に磁場の不連続面で現れる非物理的な数値振動を低減させることができた.そして本研究で開発した2 次元および3 次元ハイブリッドコードを用いたシミュレーション結果についてまとめた.
DescriptionPhysical characteristics: Original contains color illustrations
形態: カラー図版あり
KeywordsMagneto Plasma Sail; Numerical Simulation; Hybrid PIC code
Document TypeTechnical Report
JAXA Category研究開発資料
ISSN1349-1121
NCIDAA11983593
SHI-NOAA0065237000
Report NoJAXA-RM-11-019
URIhttps://repository.exst.jaxa.jp/dspace/handle/a-is/16401


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.