核分裂による圧力発生のpulseによるcorrelation -オープンCAE学会シンポジウム2025講演会発表テーマ(2)-

著(author): zeta_plusplus

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オープンCAE学会シンポジウム2025講演資料

1. Objective / Problem statement

A) 最終目標として、核パルスエンジンによる宇宙機の軌道変更をシミュレートしたい。

B) ここで、シミュレーションのタイムスケールが課題となる。

• 核パルスエンジンの中心現象である高速核分裂：発生から終了までがマイクロ秒オーダーしかない現象。則ち、1e-8, 1e-9の時間刻みが必要。
• 一方で、宇宙機の軌道力学挙動：（シミュレートしたい軌道にもよるが）、min, hrどころか数日のタイムスパンを要する現象。

C) 高速核分裂のシミュレーションのために時間刻みを小さく確保すると、計算ステップ数が非現実的に膨大になる。

D) また減速操作実施後の軌道予測計算にはそのような小さな時間刻みは必要が無い。

[弱連成シミュレーション]

E) 高速核分裂による短時間の高圧発生のみを宇宙機の軌道シミュレーションとは別モデルでシミュレートする。

F) それをpulse波でcorrelationし、それを宇宙機の軌道シミュレーションに用いる。

G) 3D解析などの応答局面を事前取得し、システムシミュレーションに埋め込むのと同様。

* 1：OpenModelicaはデフォルトで可変時間刻みシミュレーションを実施する事はできるが、時間刻み上限は定める必要がある。

2. Correlation方針

pulse波には波高さと波の時間長さの２つのparameterがあり、下記の方針でcorrelationする。

A) 波高さ

• 核分裂の実シミュレーションのピーク圧力に合わせる。

B) 時間幅

• 核分裂反応、圧力発生が止まるまでの力積（推力の時間積分）が核分裂＋推力発生板の実シミュレーションと同じとなるような長さに設定する。

Figure 1

3. Correlation parameter調整モデル

Figure 2に示すモデルでcorrelation parameterを調整する。

Figure 2

4. Correlation結果

Correlation結果はFigure 3、Figure 4の通り。

• ピーク圧力：3.3e16 [Pa]

Figure 3

• パルス幅：1.77e-7 [s]
• 力積：3.44e13 [N*s]

Figure 4

[End of article]