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2014 Fiscal Year Annual Research Report

複雑数理工学が拓く燃焼不安定の非線形ダイナミックスの解明と工学的応用

Research Project

Project/Area Number 23686037
Research InstitutionRitsumeikan University

Principal Investigator

後藤田 浩  立命館大学, 理工学部, 教授 (00434712)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2015-03-31
Keywords燃焼
Outline of Annual Research Achievements

近年進展の著しい複雑系科学の理論と数理技術を用いて, 燃焼不安定の非線形ダイナミックスを解明することは基礎燃焼分野の新たな展開を切り開いていくだけでなく, 高度化する燃焼器の最適な設計・制御の開発にも大きく寄与すると思われる.
工学的・工業的に重要な希薄予混合ガスタービンモデル燃焼器で生じる燃焼不安定(吹き消えや燃焼振動)を対象に, 前年度まで, 燃焼器内の圧力変動から得られる位相空間内の軌道に幾何学的構造とマルチフラクタル性が存在することや短期予測可能・長期予測不可能性を明らかにしてきた. そして, 抽出された位相空間内の軌道の並行性や順列パターン構造に着目して, 希薄予混合ガスタービン燃焼で問題となる突発的な燃焼振動や吹き消えの事前検知・回避の可能性も見出してきた. また, 力学系理論に基づいて, 系に小さな摂動を与えて燃焼振動の不安定周期軌道を安定化させることも試みてきた.
最終年度では,位相空間内の点同士の距離のパターン形成を定量化するカラーリカレンスプロット法や確率過程と決定論過程を分離する非線形予測法を提案し, 燃焼振動の決定論的特徴により詳細な検討を加えた. また, マルチスケールエントロピー性を明らかにすることで, 吹き消えのダイナミックスにもより詳細な検討を加えた. さらに, Pseudo-Rayleigh indexを導入することで, 旋回流による渦崩壊と燃焼器壁面のダンプ付近に形成される再循環流との境界領域を通過する渦構造が, 燃焼振動の維持メカニズムに重要な役割を演じることを明らかにした.

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (9 results)

All 2015 2014 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results) Presentation (4 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Nonlinear forecasting of the generalised Kuramoto-Sivashinsky equation2015

    • Author(s)
      Hiroshi Gotoda, Marc Pradas, Serafim Kalliadasis
    • Journal Title

      International Journal of Bifurcation and Chaos

      Volume: 25 Pages: 1530015

    • DOI

      10.1142/S0218127415300153

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Dynamics of a self-excited thermoacoustic instability in a combustion system: Pseudo-periodic and high-dimensional nature2015

    • Author(s)
      Yuta Okuno, Small Michael Small, Hiroshi Gotoda
    • Journal Title

      Chaos

      Volume: 25 Pages: 043107

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1063/1.4914358

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Near-field behavior of variable property jet with swirling flow generated by a change in gravitational orientation2015

    • Author(s)
      Ahmad Adzlan, Shunsuke Tsutusmi, Hiroshi Gotoda
    • Journal Title

      Physics of Fluids

      Volume: 27 Pages: 024105

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1063/1.4906372

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Detection and prevention of blowout in a lean premixed gas-turbine model combustor using the concept of dynamical system theory2015

    • Author(s)
      Shohei Domen, Hiroshi Gotoda, Taku Kuriyama, Yuta Okuno, Shigeru Tachibana
    • Journal Title

      Proceedings of the Combustion Institute

      Volume: 35 Pages: 3245-3253

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.proci.2014.07.014

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Dynamic behavior of thermoacoustic combustion oscillations in a lean premixed gas-turbine model combustor with and without active control2014

    • Author(s)
      Ryosuke Tsujimoto, Shohei Domen, Yuta Okuno, Yoshitake Nakagaki, Hiroshi Gotoda
    • Organizer
      67th Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics
    • Place of Presentation
      サンフランシスコ(USA)
    • Year and Date
      2014-11-23 – 2014-11-23
  • [Presentation] Vortex breakdown of a co-flowing swirling jet with density difference under normal and inverted gravity fields2014

    • Author(s)
      Shunsuke Tsutsumi, Ahmad Adzlan, Hiroshi Gotoda
    • Organizer
      67th Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics
    • Place of Presentation
      サンフランシスコ(USA)
    • Year and Date
      2014-11-23 – 2014-11-23
  • [Presentation] Characterization of complexity in combustion instability in a lean premixed gas-turbine model combustor using nonlinear time series analysis2014

    • Author(s)
      Hiroshi Gotoda, Yuta Okuno, Shigeru Tachibana
    • Organizer
      European Fluid Mechanics Conference 2014
    • Place of Presentation
      コペンハーゲン(デンマーク)
    • Year and Date
      2014-09-16 – 2014-09-16
  • [Presentation] Detection and prevention of blowout in a lean premixed gas-turbine model combustor using dynamical system theory2014

    • Author(s)
      Shohei Domen, Hiroshi Gotoda, Taku Kuriyama, Yuta Okuno, Shigeru Tachibana
    • Organizer
      35th Internaitonal Symposium on Combustion
    • Place of Presentation
      サンフランシスコ(USA)
    • Year and Date
      2014-08-06 – 2014-08-06
  • [Remarks] 後藤田研究室

    • URL

      http://www.ritsumei.ac.jp/se/jimu/gotoda/index.html

URL: 

Published: 2016-06-01  

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