Analysis on combustion instability of jet engine combustor for bio-jet fuel
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19H02341
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
Tsue Mitsuhiro 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (50227360)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中谷 辰爾 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (00382234)
藤原 仁志 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 主任研究開発員 (40358453)
岡井 敬一 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 主任研究開発員 (00358516)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2019: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000)
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| Keywords | ジェットエンジン / エアブラストアトマイザー / バイオ合成燃料 / ジェット燃料 / 排気 / 振動燃焼 / 機械学習 / 燃焼不安定性 / バイオ燃料 / 非線形解析 / モード分解 / 数値解析 |
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| Outline of Research at the Start |
バイオおよびジェット燃料を用いたジェットエンジンモデル燃焼器における燃焼不安定性および環境負荷物質生成特性に関して，風洞設備を使用することで，室温大気圧，高温高圧および実用燃焼器に相当する環境下において燃焼試験を実施する．それらの燃料の性状の違いが排気特性，燃焼不安定性に及ぼす影響を調べる．燃焼不安定性モードの出現や遷移に着目する．圧縮性反応性熱流体の解析に加え，線形および非線形モード分解手法を適用することにより現象の低次元化およびメカニズムの解明を行う．同時に機械学習法を用いた解析を行う．上記解析の組み合わせにより燃焼不安定性のメカニズムや不安定性に及ぼすパラメータの影響を明らかにする．
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| Outline of Final Research Achievements |
Combustion behaviors of a jet fuel, kerosene and synthesized paraffine fuels were investigated in model jet engine combustors under the atmospheric pressure and temperature condition, a high pressure and high temperature condition, and an actual engine condition. Focused on physical parameters and chemical characteristics of the fuels, combustion instability mechanisms were clarified with a data-driven approach using high-speed measurements of CH* chemiluminescence. Results indicated that the stable combustion and lean blow-out limits for HEFA was located at lower equivalence ratio than those of the jet fuel. It was due to the better evaporation and combustion characteristics. Although the undesired pollutant emissions except for PM were almost the same, the amount of PM emission for bio-fuels were greatly reduced compared to the jet fuel.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
航空機においても二酸化炭素排出を低減する必要があるが，重力に逆らい飛行するためには推重比が重要なパラメータとなり，フル電動化では長距離を飛行することは困難である．持続可能な航空燃料(SAF)などの使用が有望視されているが，これらの成分の違いによる排気特性や不安定燃焼ダイナミクスの理解はこれらの使用拡大の上で必須である．本研究では高速度カメラの燃焼画像から振動燃焼挙動の特徴量抽出をデータドリブン手法により行い，そのダイナミクスの理解に必要な知見を得た．また，従来燃料との成分の違いが及ぼす影響を燃焼不安定性，吹き飛び限界および排気特性に及ぼす影響を明らかにし，これらの応用に必要な知見を得た．
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Report
(4 results)
Research Products
(4 results)
