超臨界圧?乱流境界層における密度変動効果のRANSモデリングの提案

摘要

液体ロケットエンジンでは，高温にさらされる燃焼室 やノズルを冷却するために，再生冷却技術が使われてい る．再生冷却流路内は，高圧のため，Fig. 1 の赤点で示し た臨界圧力点pc(パラ水素の場合はpc = 1:28377 [MPa]) を超えた超臨界圧となっており，この流路を流れるパラ 水素は超臨界流体となっている．また，流路は高レイノル ズ数のため発達した乱流境界層となっている．超臨界流 体の乱流現象を理解し，信頼できる超臨界流体のシミュ レーションを確立していくことは，ロケットエンジンを 開発するための重要課題の一つである．また，この超臨 界流体は，液体ロケットエンジンの他にも超臨界圧蒸気 タービンに使用されている他，超臨界圧軽水冷却炉など への応用が期待されており，こうした分野においても，超 臨界流体の乱流境界層解析は重要な研究テーマとなって いる．