2016 Fiscal Year Annual Research Report
A study on mechanisms triggering combustion instability of curved flame by using laser irradiation method for stable gasturbine combustor
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26289042
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
藤田 修 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10183930)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 燃焼 / 予混合火炎 / 音響振動 / 不安定現象 / レーザ / 乱流火炎 / 火炎曲率 / ルイス数 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
管内伝播火炎の不安定振動現象のトリガーとなる機構の研究について、以下のような成果が得られた。
（１）管内火炎伝播火炎のトリガー機構理解の進展：昨年度の研究より、火炎の不安定現象がCoupling Constant(=βM，β：ゼルドビッチ数、M:無次元燃焼速度）により整理できるという知見が得られているが、本年度はこの知見に基づいて、燃料混合気の組成や燃焼管長さなど種々の変数を変化させた実験にまで範囲を拡張し不安定現象へ遷移するβMの値を求めた。さらに、外部レーザ照射により火炎面積の変化を与えたときの遷移限界の変化をβMを用いて評価した。この結果、このβMを用いて火炎の不安定性を系統的に評価できること、火炎の不安定性には圧力変動による生じる火炎温度の微小な温度変動に伴う発熱変動が重要な不安定機構になっていること、などを示した。一方、今回実験で与えたレーザによる火炎曲率の範囲では、火炎表面積変動にともなう発熱変動は不安定性発現の機構とはなっていないことが示された。これらの実験に基づく成果は、Combustion and Flame, Proceedings of the Combustion Instituteといった燃焼科学の代表的ジャーナルに掲載されるに至っている。
（２）管内伝播方向の不安定限界に対する影響の検討：本研究も昨年からの継続実験として実施した。上方伝播と下方伝播の2つの場合について、管内火炎の温度履歴を実際に測定し、管内の火炎伝播速度の違いが管内平均温度の違いにつながることを示し、これが管内の振動周波数の違いを引き起こし、不安定限界の違いを与えることを示した。この成果は、国内の燃焼関連学会および国際燃焼シンポジウムのポスター講演により公表された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究はほぼ順調に進展している。研究実績の概要にも述べたように、管内伝播火炎における不安定現象への遷移に対してはCoupling Constantで評価できるPressure Couplingが支配的機構になるという重要な知見が得られており、この成果が燃焼科学の代表的ジャーナルに掲載されるに至っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで順調に研究は進展しているが、火炎表面積の時間変動が不安定性を誘起する条件については検討の余地が残っており、この点ついて研究を進めていく。また、平成29年度は研究の最終年度であることから、可能な限り成果の対外発表を行っていく。
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| Causes of Carryover |
研究はほぼ予定した通り推移しているが、国内外の学会発表に対し見込んだ旅費が格安航空券の利用等で想定した額より少なくなったことなどにより若干の次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
研究の最終年度でもあり、積極的な対外発表を行うことで、当初想定の予算執行状況になると考えている。
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