2014 Fiscal Year Annual Research Report
半導体レーザ吸収分光センサーを用いた振動燃焼の予測と乱流燃焼制御
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24760160
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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, 理工学研究科, 准教授 (30581673)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 乱流燃焼 / 予混合火炎 / 振動燃焼 / 能動制御 / レーザ計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では振動燃焼を抑制するために，振動燃焼の起源である熱発生率の変動，すなわち火炎構造の時間的・空間的変動と燃焼器内の圧力変動の非線形な関係に着目して，乱流燃焼の能動制御に必要不可欠な制御用センサー，制御デバイス及び制御アルゴリズムを総合的に開発し，ガスタービンモデル旋回型乱流燃焼器において能動制御実験を行い，振動燃焼の予測法と乱流燃焼の能動制御法を確立することを目的としている．
平成２６年度は，大気圧条件下の旋回乱流予混合火炎の直接数値計算(DNS)結果にDMD (Dynamic Mode Decomposition)を施し，熱音響不安定性のレイリー判定において重要となる音響エネルギー供給と渦運動との関係を明らかにした．さらに，燃焼制御の適用範囲を高圧乱流燃焼へと拡張するために，前年度から実行している高圧力条件下における乱流予混合火炎のDNS結果に対して半導体レーザ吸収分光センサー適用シミュレーションを行った．全計算領域に対して，各化学種濃度，圧力及び温度の空間分布から，半導体レーザ吸収分光センサーを適用した場合の2f信号をHITRANデータベースに基づいて算出した．センサー信号，圧力変動及び火炎構造の時系列データにスペクトル解析，DMD解析等を適用することで，高圧力条件下の局所的な乱流火炎構造及びその動的特性と，半導体レーザ吸収分光センサーの信号特性及び燃焼器内圧力変動の関係を検討した．これまでの研究結果から，ガスタービンモデル燃焼器の旋回型乱流燃焼器において乱流燃焼の能動制御実験を行うために，半導体レーザ吸収分光信号による能動制御アルゴリズムに基づくDSP(digital signal processor)を用いた燃焼制御システムの構築を進めた．
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