2019 Fiscal Year Annual Research Report
表面反応モデル構築を含む乱流予混合火炎の壁面近傍挙動の解明
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17H01247
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
店橋 護 東京工業大学, 工学院, 教授 (40242276)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
志村 祐康 東京工業大学, 工学院, 准教授 (30581673)
源 勇気 東京工業大学, 工学院, 助教 (70769687)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 乱流燃焼 / 火炎壁面干渉 / 表面反応モデル / 直接数値計算 / レーザー計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成３１年度は前年度に引き続きガスタービンなどの強い平均流動を伴う燃焼場における壁面と乱流火炎の干渉及び壁面熱損失機構を明らかにすることに重点をおいて研究を行うとともに、壁面近傍の火炎挙動を考慮に入れたサブグリッド・スケール(SGS)燃焼モデルの構築を進めた．
①乱流予混合火炎と壁面の干渉機構の解明：実験的研究では，乱流特性を制御可能な現有の定容容器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，比較的乱流レイノルズ数が低い条件において多次元多変量複合光学計測を用いて，平均流動のない条件での壁面近傍の火炎と乱流及び壁面との干渉，特に壁面近傍での機構を明らかにした．数値的研究では，マイクロガスタービンを模擬した矩形燃焼器の旋回乱流予混合燃焼の直接数値計算（DNS）を用いて，異なるスワール数条件の水素・空気乱流予混合火炎及び水素・メタン・空気乱流予混合火炎を対象としてDNSを行い，DNS結果から，火炎面と壁面の干渉機構に対する燃料種及び外部循環流の影響を明らかにした．特に，外側再循環領域における壁面近傍での消炎は，乱流によるひずみ速度と，壁面での冷却によるラジカル生成反応の抑制が相乗的に影響を及ぼすことで引き起こされている可能性を明らかにした．
②乱流予混合火炎と壁面の干渉による熱流束の予測：明らかにされた乱流予混合火炎と壁面の干渉機構を考慮し，定容容器内に形成される乱流予混合火炎を対象に研究代表者らによって提案されたSGS燃焼モデルの動的テストを行った．フィルター操作を施したDNS結果と熱流束に関して比較を行った結果，火炎と壁面の干渉が生じる時刻において，研究代表者らによって提案されたSGS燃焼モデルが従来提案されてきた燃焼モデルよりも高精度で熱流束を予測可能であることを明らかにした．
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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