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)
1. Objective / Problem Statement
核パルスエンジンによる推進シミュレーションのために、核分裂反応（核爆発）による発生圧力を受け、力を生成するモデルコンポーネントを作成する。
2. モデル化対象
2.1. Nuclear Pulse Engineとは
- 平たく言うと、核爆弾の爆発の反動で推進するエンジン。
- 巨大な受圧板の後方で核爆弾を起爆、巨大な板で圧力を受け、それを推力に変換する。
- 惑星間移動用の大型長距離航行宇宙機向けに提唱、研究が行われている。
Figure 1
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/61/NASA-project-orion-artist.jpg
Figure 2
https://futurism.com/wp-content/uploads/2013/10/orion.jpg?strip=all&quality=85&w=300&h=198
futurism.com
Figure 3
https://github.com/zeta-plusplus/PropulsionSystem_docs/blob/main/Examples/EngineeringStudies/NuclearPulseEngine_Corr_01/NuclearPulseEngine_01.jpg?raw=true
github.com
2.2. 急速核分裂反応（木亥火暴）とその１Dモデル
このページ（https://virtualmbdlabmodelica.net/fissionexplosiondevicecore/）を参照。
2.3. 推力発生板：火球圧力から力への変換
- 板が、爆発が発する高圧を受け推力を生む。
- 爆発中心から板表面までの距離は板状の位置により異なり、板が受ける爆圧は均一ではない。
Figure 4
2.3.1. variableとequation
下記の計算式で推力発生板が生成する推力を算出する。式中に登場する変数はTable 1に示す通り。
| 変数 | Variability | 説明 | 単位 |
| F | Variable | Thrust | [N] |
| p | Connector | Explosion core (fire ball) pressure | [Pa] |
 |
Parameter | Explosion core radius | [m] |
 |
Parameter | Pressure plate radius | [m] |
 |
Parameter | Distance between explosion core to pressure plate | [m] |
3. シミュレーションモデル
- 火球圧力を境界条件としてconnectorで与える。
- 他のinputはparameterで与える。
- outputの推力は、Modelica.Mechanics.Translationalライブラリと組み合わせて利用出来るように、同ライブラリのconnector Interfaces.Flange_aを介してコンポーネント外へ出力させる。
Figure 5
[End of article]
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