2009 Fiscal Year Annual Research Report
多次元多変量光学計測と大規模DNSの融合による希薄乱流火炎の構造解明と非線形制御
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20676004
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
店橋 護 Tokyo Institute of Technology, 大学院・理工学研究科, 准教授 (40242276)
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| Keywords | 乱流燃焼 / 希薄燃焼 / 能動制御 / レーザ計測 / 直接数値計算 / 超並列計算 / 複合計測 / 非線形制御 |
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| Research Abstract |
本研究では,乱流火炎構造と燃焼器内圧力変動の非線形な関係を利用した非線形能動制御を用いた高効率・低環境負荷燃焼器を実現するために,燃焼モニタリングセンサー,制御デバイス及び燃焼制御アルゴリズムを総合的に開発することを目的としている.この目的を達成するために,世界最先端の多次元多変量光学計測を用いて受動的に制御された乱流予混合火炎の火炎構造や乱流構造,それらと燃焼器内圧力変動及び燃焼騒音との関係を明らかにするとともに,すでに開発した半導体レーザ吸収分光センサーの情報と火炎構造等の関係を明らかにし,能動制御アルゴリズムの構築を行う.また,構築した制御アルゴリズムと半導体レーザ吸収分光センサー及び制御デバイスとして二次燃料噴射を用いて,乱流燃焼場の能動制御技術を確立する.平成21年度は,実験的研究では燃焼騒音とNOx排出量の低減が実現されている受動制御を受けたモデル燃焼器の乱流予混合火炎の構造解明に重点をおいて,数値的研究ではこれまでに構築した乱流予混合火炎のLESのためのSGS乱流燃焼モデルを希薄予混合火炎に拡張することに重点をおいて研究を行った,実験的研究では,ステレオ投影粒子画像流速計(PIV)と燃焼器内の圧力変動の同時計測を行い,燃焼騒音の起源である圧力変動と再循環領域の乱流特性等の関係を明らかにすると共に,ダブルパルスCH平面レーザ誘起蛍光法(PLIF),OH-PLIF及びステレオPIVの同時計測法の速度計測法を二波長二平面ステレオPIVに拡張し,乱流予混合火炎の動的特性について検討した.数値的研究では,乱流燃焼の直接数値計算(DNS)をマイクロガスタービン燃焼器を模擬した旋回流を伴う乱流予混合火炎に拡張すると共に,乱流予混合噴流火炎のDNS結果と上述の多次元多変量光学計測の結果から乱流予混合火炎の局所火炎伝播特性をSGS燃焼モデルに導入することを検討した.
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