2021 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis on combustion instability of jet engine combustor for bio-jet fuel
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19H02341
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
津江 光洋 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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| 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 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
航空機ジェットエンジンの二酸化炭素排出削減にはバイオ燃料の使用が考えられている．本研究では化石燃料由来のジェット燃料（JetA-1およびケロシン）とバイオ合成燃料(Bio-SPK)であるHEFAやフィッシャートロプッシュ法でバイオマスから合成されたFT-SPK燃料に対して，室温大気圧，600Kおよび0.5MPaの高音高圧試験およびJAXAにおける実エンジン環境における燃焼試験を実施した．高速度カメラで測定された時系列CH*化学発光画像に対して，機械学習手法の一つである動的モード分解を応用した，ガボールフィルタを用いたスパース学習手法により，希薄限界近傍の燃焼不安定性を調べた．同時に，燃料液滴の蒸発試験および干渉レーザー画像法による噴霧粒径測定を実施した．また，窒素酸化物，未燃炭化水素，および粒子状物質などの測定を行なった．当量比を動的に変化させジェット燃料とバイオ燃料の希薄限界付近の挙動を調べた．希薄限界はジェット燃料よりバイオ合成燃料の方がより低当量比側にあった．これらの燃料の違いによる微粒化特性の違いはほとんど観察されなかった．一方で蒸発特性および化学反応特性がバイオ合成燃料の方が良いことが影響していると考えられた．ガボールフィルタを用いたスパース動的モード分解による解析により，支配的な燃焼モードが旋回流ベースのものから火炎浮き上がり高さの変動を伴う不安定燃焼現象に遷移することが示された．これらの遷移の当量比もバイオ合成燃焼の方がより低い当量比側にあることが分かった．窒素酸化物や未燃炭化水素の排出に関しては，ジェット燃料とバイオ合成燃料に差はないが，粒子状物質の生成はバイオ合成燃料の方が大きく減少することが分かった．微粒化特性はほとんど変わらないものの，燃料の含有成分の違いが燃焼安定性や粒子状物質の生成抑制に寄与していることが示された．
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| Research Progress Status |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
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