2017 Fiscal Year Annual Research Report
希薄乱流予混合火炎の大域的・局所的火炎構造に基づく火炎応答機構の解明と制御
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16H06069
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
志村 祐康 東京工業大学, 工学院, 准教授 (30581673)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 乱流燃焼 / 旋回乱流火炎 / レーザ計測 / 火炎応答 / 燃焼制御 / DBDプラズマアクチュエータ / 平面レーザ誘起蛍光法 / 粒子画像流速計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度は，燃焼中間生成物としてOHラジカルとホルムアルデヒドを対象とした平面レーザ誘起蛍光法(PLIF)を行い乱流火炎の局所構造特性を明らかにすること，DBD（誘電体バリア放電）アクチュエーターや二次燃料噴射による制御，スピーカーによる圧力変動，流量変動を付加可能な旋回乱流燃焼装置を製作し，非燃焼条件及び燃焼条件において光学計測を用いて流動特性，大域的火炎構造及び燃焼特性に対して圧力変動の付加に対する火炎応答の特性を明らかにすることに重点をおいて研究を進めた。
乱流条件及び圧力を制御可能な定容容器乱流燃焼器において，メタン・空気乱流予混合火炎を対象としてOH-CH2O PLIFを行い，OHとCH2Oの積の火炎面曲率，当量比依存性を明らかにし，旋回乱流火炎における燃焼特性を検討するための基礎的知見を得た。旋回乱流燃焼装置では，非燃焼条件において圧力変動により燃焼器流入速度変動を付加し，時系列ステレオPIVを用いて旋回型乱流の流動応答特性，特に内側及び外側せん断層における速度変動の圧力変動強度及び周波数依存性を明らかにした．圧力位相平均やスペクトル解析等の変動周波数に関わる解析を施すことにより，流動特性の圧力変動に対する応答特性を明らかにした。燃焼条件において，圧力変動により燃焼器流入速度変動を付加し，OHラジカルの高速度PLIFと時系列ステレオPIVとの同時計測を圧力変動及び自発光計測とともに行った．計測結果から火炎面密度を評価し，大域的火炎構造と圧力変動及び大域的な熱発生率変動特性との関係を明らかにした。燃焼制御に関する研究では， DBDプラズマアクチュエータの連続稼働による燃焼制御特性を自発光，圧力計測から進めるとともに，バーストモードにより誘起される流動を非燃焼場での時系列ＰＩＶにより計測し，制御デバイスの基本的な制御特性を把握した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通り，旋回型乱流燃焼器においてDBDプラズマアクチュエータによる受動的な燃焼制御を実施し燃焼特性を把握するとともに，圧力変動による流入速度変動による流動および火炎の応答特性を大域的な火炎構造の観点から検討を進めることができた。火炎構造の詳細な計測のためのOH-CH2O計測から乱流火炎の局所的な構造の特性を明らかにすることができた。当初計画にあるRaman散乱分光法の燃焼場への適用はまだ実施できていないが，それ以外の点では十分計画にあった進度であり，総合して，本研究は概ね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，旋回乱流火炎における局所的な火炎構造をＰＬＩＦ及びRaman散乱分光法等により計測を進め，制御デバイスの燃焼反応制御面からの燃焼制御特性の解明と制御デバイスの改良を進める。
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Research Products
(5 results)
