ロケット燃焼器を模擬した常圧燃焼器における高周波燃焼振動のLarge-Eddy Simulation

摘要

ロケットエンジン燃焼器の開発過程では，常に燃焼振動が深刻な問題となってきた．一度燃焼振動が発生すると，燃焼器を破壊するような過大な圧力変動，または，溶損させるような過大な熱伝達を引き起こす原因となる［1］．実際のロケットエンジンでそのような燃焼振動が発生した場合，振動を抑制するために必要な設計変更には多大なコストと時間を要する．そのため，設計の早い段階において燃焼不安定の有無·安定性マージン·発生しうる不安定モードといった要素を評価できる手法の確立が強く望まれている．宇宙航空研究開発機構（JAXA）では，音響エネルギーの保存式を時間発展的に追跡することにより，燃焼安定性を評価することができる手法の開発に取り組んできた［2］．この手法では，音響エネルギーの増幅項と減衰項を正しく評価することが鍵であり，特に圧力変動と発熱率変動のカップリングによる増幅項の評価が重要である．この取り組みの中で，著者らは燃焼シミュレーションによる非定常解析を行い，圧力変動と発熱率変動のカップリング効果を定量的に評価することを目指している．