2000 Fiscal Year Annual Research Report

半導体レーザ分光を用いた低環境負荷高効率ガスタービン燃焼器の開発

Research Project

Project/Area Number	10555067
Research Institution	Tokyo Institute of Technology
Principal Investigator	宮内敏雄東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (50016664)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	大塚雅哉 (株)日立製作所, 電力・電機開発本部・火力2部・燃焼器グループ, 主任研究員池田裕二神戸大学, 機器分析センター, 助教授 (10212789) 店橋護東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (40242276)
Keywords	燃焼 / レーザ計測 / 環境汚染物質 / 半導体レーザ / 燃焼振動
Research Abstract	低環境負荷高効率ガスタービン燃焼器の開発において,二酸化炭素と窒素酸化物をともに低減させることは非常に困難な技術課題であるが,これらを同時に実現することが近年求められている.この問題を解決する方法として,実用ガスタービン燃焼器に高精度の計測装置と制御システムを搭載し,瞬時の計測情報に基づいて燃焼器を動的に制御することにより,環境汚染物質排出量の低減と振動燃焼等を防止することが考えられる.そこで本研究では,半導体レーザ分光を用いたガスタービン燃焼器における環境汚染物質排出量の高精度計測法と振動燃焼等の不安定現象の検出法を確立することを目的としている.本年度は,燃焼器における振動燃焼等の不安定現象の原因と考えられる反応性乱流からの音の発生機構の解明とその予測法の確立,炭化水素乱流予混合火炎における環境汚染物質の生成機構の解明,H2OとCO2の吸収線を用いた半導体レーザ吸収分光計測法の確立とその適用性の検討に重点をおいて研究を行った.その結果,実用的な燃焼器において発生する音は化学反応に伴う熱発生率の変動を表すエントロピー成分により支配されており,エントロピー成分の特性は乱流と火炎の相互作用による局所的な火炎構造によって決定されていることを明らかにした.また,燃焼器の動的制御法を開発する上で非常に重要となる燃焼場における音の簡易予測法を開発した.炭化水素燃焼を対象とした直接数値計算から,乱流中での局所的な窒素酸化物の生成速度が局所熱発生率と密接に関連しており,それらを実験的に計測するには熱発生率と相関の高いCH濃度を用いることが有望であることを明らかにした.さらに,H2OとCO2の吸収線を用いた半導体レーザ吸収分光計測システムを開発し,それらを用いた温度及び化学種濃度の計測精度と時間分解能を検証し,実用ガスタービン燃焼器へ搭載するための基礎的な知見を得た.

Research Products
(6 results)

All Other

All Publications (6 results)

[Publications] M.Tanahashi,Y.Yu and T.Miyauchi: "Effects of Turbulence Characteristic Length on the Structure of Hydrogen-Air Turbulent Premixed Flames"Proc.3rd Int.Symp.Scale Modeling. CD-ROM. ISSM3-F5 (2000)
[Publications] 店橋護,斎藤敏彦,高橋裕樹,宮内敏雄: "炭化水素乱流予混合火炎の局所火炎構造とNOx生成機構"日本機械学会第10回環境工学総合シンポジウム2000講演論文集. 231-233 (2000)
[Publications] 福里克彦,崔敬民,鄭大憲,國本雅也,池田裕二,中島健: "半導体レーザセンサーによる火炎内のCO2温度の計測"第37回日本伝熱シンポジウム講演論文集. II. 805-806 (2000)
[Publications] M.Tanahashi,Y.Yu and T.Miyauchi: "Effects of Turbulence Intensity on the Structure of Hydrogen-Air Turbulence premixed Flames"Proc.3rd Int.Symp.on Turbulence, Heat and Mass Transfer. 823-830 (2000)
[Publications] M.E.Webber,S.Kim,D.S.Baer,R.K.Hanson,Y.Ikeda: "In situ Combustion Measurements of CO2 Using Diode Laser Sensors Near 2.0mm"38th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. AIAA0775 (2000)
[Publications] 李曄,店橋護,宮内敏雄: "反応性混合層からの音の発生機構"日本機械学会論文集. 66B・648. 2117-2124 (2000)

2000 Fiscal Year Annual Research Report

半導体レーザ分光を用いた低環境負荷高効率ガスタービン燃焼器の開発

Principal Investigator

宮内 敏雄 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (50016664)

Research Products

[Publications] M.Tanahashi,Y.Yu and T.Miyauchi: "Effects of Turbulence Characteristic Length on the Structure of Hydrogen-Air Turbulent Premixed Flames"Proc.3rd Int.Symp.Scale Modeling. CD-ROM. ISSM3-F5 (2000)

[Publications] 店橋護,斎藤敏彦,高橋裕樹,宮内敏雄: "炭化水素乱流予混合火炎の局所火炎構造とNOx生成機構"日本機械学会第10回環境工学総合シンポジウム2000講演論文集. 231-233 (2000)

[Publications] 福里克彦,崔敬民,鄭大憲,國本雅也,池田裕二,中島健: "半導体レーザセンサーによる火炎内のCO2温度の計測"第37回日本伝熱シンポジウム講演論文集. II. 805-806 (2000)

[Publications] M.Tanahashi,Y.Yu and T.Miyauchi: "Effects of Turbulence Intensity on the Structure of Hydrogen-Air Turbulence premixed Flames"Proc.3rd Int.Symp.on Turbulence, Heat and Mass Transfer. 823-830 (2000)

[Publications] M.E.Webber,S.Kim,D.S.Baer,R.K.Hanson,Y.Ikeda: "In situ Combustion Measurements of CO2 Using Diode Laser Sensors Near 2.0mm"38th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. AIAA0775 (2000)

[Publications] 李曄,店橋護,宮内敏雄: "反応性混合層からの音の発生機構"日本機械学会論文集. 66B・648. 2117-2124 (2000)

宮内敏雄東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (50016664)