液体ロケットエンジンにおける壁面近傍の熱伝達予測に向けた反応性流体解析の現状と課題

摘要

液体ロケットエンジン燃焼器の設計開発における数値シミュレrnーションに対する要求の１つとして，燃焼室の壁面における熱流rn束の高精度な予測が挙げられる．燃焼室壁面は，3000 K を超えるrn高温の既燃ガスからの熱伝達により，最大で100 MW/m2を超えるrn高い熱流束にさらされる．そのため，燃焼室の壁面の溶損防止，rn寿命評価の観点から，壁面熱流束の正確な予測は重要な課題となrnっている．また，燃焼器の冷却には，燃焼器の内壁に複数の溝をrn設け，そこに低温の推進薬を流すことで冷却する，再生冷却方式rnが一般に採用される．図1に示す，現在JAXAで開発中であるLE-9rnエンジン(1, 2)で採用されているエキスパンダブリードサイクル(3)でrnは，燃料の水素で燃焼器を冷却し，回収した熱によりターボポンrnプを駆動する仕組みのため，冷却流路での吸熱量の評価はエンジrnンの成立性を大きく左右する．