地球シミュレータセンター

平成20年度 地球シミュレータ利用報告会

1. プロジェクト名

ロケットエンジン内部流れのシミュレーション

Numerical Simulation of Rocket Engine Internal Flows

2. プロジェクト責任者名

坪井 伸幸

Nobuyuki Tsuboi

3. プロジェクトの目的

我が国の基幹ロケットであるH-IIAロケットの信頼性向上およびH-IIBロケットなど将来型宇宙輸送システムの開発に資する。主要エンジン要素(燃焼器・ターボポンプ)における熱流体現象を詳細に再現できるCFDコードを開発し、概念設計・成立性評価・不具合対策等に使用し、エンジン試作・試験のサイクルを短縮する。

4. 今年度当初の計画

ターボポンプの軸振動問題に直結するキャビテーション不安定現象に焦点を絞り、入口部に流量変動を与えた際の揚程やキャビティ体積の変動を調べる解析を実施する。特に、不安定現象の予測において有効である、動特性パラメータを評価する。

5. 今年度得られた成果、および達成度

成果

長時間の非定常LES計算によって、キャビテーション不安定の事前予測において重要となる動特性パラメータ(ダイナミックゲインやマスフローゲインファクタなど)を算出することができた。特に、各動特性パラメータに表れる位相遅れの影響も含めて評価できる可能性を示した点は大きな成果の一つである。これにより、実験的に求めることが極めて困難な動特性パラメータを数値実験的に求めることが可能となり、本計算手法がキャビテーション不安定現象の事前予測に利用できるポテンシャルを有していることを示した。

達成度

インデューサ/キャビテーション動特性の解析：100%(本安定性予測の有効性を示した)