ピントル型噴射器を有するLOX/エタノールロケットエンジンモデル燃焼器におけるカーネルDMDを用いた燃焼振動解析

摘要

高熱負荷の燃焼器において安定燃焼を実現することは最も重要な課題の一つである．液体ロケットエンジンは実用燃焼器の中でも非常に複雑な燃焼を示し，ほとhど全てのロケットエンジンの開発において燃焼不安定性の問題を避けては通れない．燃焼不安定性において，熱音響振動は燃焼室内の大振幅の圧力振動として捉えられる．熱音響振動による燃焼振動は燃焼室内の流体場および音響場と燃焼プロセスとのカップリングにより生じると言われており[3]，乱流燃焼による非線形性のために非常に複雑な現象となる[4]．燃焼振動の線形/非線形な挙動は推進剤の噴射や，噴霧の形成プロセス，微粒化・蒸発特性，化学反応，さらに燃焼器やノズル形状に起因すると言われている[5][6]．振動のエネルギーは燃焼により供給され，圧力振動を減衰させるのに十分な減衰力を持つ減衰機構が存在する時のみ振動は減衰する[2]．したがって燃焼振動を抑制するためには減衰力を大きくする，または流体場/音響場と燃焼プロセスとのカップリングを抑制することが必要となる[2]．