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大規模動的適応DNSによる炭化水素乱流予混合火炎の燃焼特性と熱音響振動特性の解明

研究課題

研究課題/領域番号 16J10835
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 熱工学
研究機関東京工業大学

研究代表者

青木 虹造  東京工業大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2016年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード変動エネルギー解析 / 振動燃焼 / 火炎構造 / ひずみ速度 / 直接数値計算 / 乱流燃焼 / 流体工学 / 熱工学 / 希薄予混合火炎
研究実績の概要

変動エネルギーの成長に基づく燃焼安定性条件構築のため,昨年度までに明らかとなった支配的な変動エネルギー生成項に含まれる各項の寄与について検討し,生成項の簡略化を実施した.この解析によって,厳密な変動エネルギー生成項の簡略化が実現され,旋回乱流燃焼場に対しても適用可能な安定性条件の構築がなされた.構築された安定性条件は,スワール数0.6と1.2及び当量比0.6と1.0の旋回乱流燃焼場において,厳密な変動エネルギーの成長を正確に予測可能であった.また,旋回乱流予混合火炎の火炎構造と発熱特性の解明にも取り組み,ひずみを受ける層流火炎と旋回乱流火炎構造の比較によって,火炎面の接線方向ひずみ速度に対する熱発生率の応答特性を明らかにした.さらに,旋回乱流予混合火炎の火炎面法線方向の物質拡散に着目し,水素原子の拡散が,層流火炎の結果からは予想されない熱発生率の上昇をもたらす可能性があることを明らかにした.
一方,高圧・希薄条件におけるメタン・空気乱流予混合火炎の三次元直接数値計算(DNS)も継続して行われ,反応進行変数に基づく条件付き平均値並びに,接線方向ひずみ速度によって条件づけられた熱発生率の条件付き平均値を算出した.この解析によって,thin及びbroken reaction zonesにおけるメタン・空気乱流予混合火炎の火炎構造と発熱特性を明らかにした.
また,タンブル流を伴う高圧・希薄条件下のTRF・空気乱流予混合火炎の三次元DNSも進められ,DNSから得られた温度,熱発生率,化学種の分布と条件付き平均値からTRF・空気乱流火炎の火炎構造解明も進められた.
以上のように,本研究課題については,本年度も期待通りの進展があった.

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] 旋回乱流予混合火炎の変動エネルギー解析に基づく熱音響不安定性の検討2017

    • 著者名/発表者名
      青木虹造,志村祐康,源勇気,店橋護
    • 雑誌名

      第54回日本伝熱シンポジウム講演論文集

      巻: -

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Disturbance Energy Analysis of Turbulent Swirling Premixed Flame in a Cuboid Combustor2017

    • 著者名/発表者名
      Kozo Aoki, Masayasu Shimura, Yuki Minamoto, Mamoru Tanahashi
    • 雑誌名

      Proceedings of 26th International Colloquium on the Dynamics of Explosions and Reactive Systems

      巻: -

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 旋回乱流予混合火炎の火炎構造と局所熱発生率変動2017

    • 著者名/発表者名
      青木虹造,志村祐康,源勇気,店橋護
    • 雑誌名

      第55回燃焼シンポジウム講演論文集

      巻: -

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Disturbance Energy Budget of Turbulent Swirling Premixed Flame in a Cuboid Combustor2017

    • 著者名/発表者名
      Kozo Aoki, Masayasu Shimura, Yoshitsugu Naka, Mamoru Tanahashi
    • 雑誌名

      Proceedings of the Combustion Institute

      巻: 36 号: 3 ページ: 3809-3816

    • DOI

      10.1016/j.proci.2016.08.033

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Disturbance Generation and Evolution in Turbulent Swirling Premixed Flame2017

    • 著者名/発表者名
      Kozo Aoki, Masayasu Shimura, Yuki Minamoto, Mamoru Tanahashi
    • 雑誌名

      Proceedings of 1st Asian Conference on Thermal Sciences

      巻: -

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Combustion Instability Analysis Based on Exact Disturbance Energy Budget in Turbulent Swirling Premixed Flames2016

    • 著者名/発表者名
      Kozo Aoki, Masayasu Shimura, Yuki Minamoto, Yoshitsugu Naka, Mamoru Tanahashi
    • 雑誌名

      Proceedings of The 12th World Congress on Computational Mechanics

      巻: -

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 旋回乱流予混合火炎における変動エネルギー生成項の動的特性2016

    • 著者名/発表者名
      青木虹造,志村祐康,源勇気,店橋護
    • 雑誌名

      第54回燃焼シンポジウム講演論文集

      巻: -

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Contribution of Disturbance Energy Sources to Thermoacoustic Instability2016

    • 著者名/発表者名
      Kozo Aoki, Masayasu Shimura, Yuki Minamoto, Mamoru Tanahashi
    • 雑誌名

      Proceedings of The Fifth International Education Forum on Environment and Energy Science

      巻: -

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Disturbance Generation and Evolution in Turbulent Swirling Premixed Flame2017

    • 著者名/発表者名
      Kozo Aoki, Masayasu Shimura, Yuki Minamoto, Mamoru Tanahashi
    • 学会等名
      1st Asian Conference on Thermal Sciences
    • 発表場所
      ICC JEJU (Jeju, Korea)
    • 年月日
      2017-03-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 旋回乱流予混合火炎の変動エネルギー解析に基づく熱音響不安定性の検討2017

    • 著者名/発表者名
      青木虹造,志村祐康,源勇気,店橋護
    • 学会等名
      第54回日本伝熱シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Disturbance Energy Analysis of Turbulent Swirling Premixed Flame in a Cuboid Combustor2017

    • 著者名/発表者名
      Kozo Aoki, Masayasu Shimura, Yuki Minamoto, Mamoru Tanahashi
    • 学会等名
      26th International Colloquium on the Dynamics of Explosions and Reactive Systems
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 旋回乱流予混合火炎の火炎構造と局所熱発生率変動2017

    • 著者名/発表者名
      青木虹造,志村祐康,源勇気,店橋護
    • 学会等名
      第55回燃焼シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Contribution of Disturbance Energy Sources to Thermoacoustic Instability2016

    • 著者名/発表者名
      Kozo Aoki, Masayasu Shimura, Yuki Minamoto, Mamoru Tanahashi
    • 学会等名
      The Fifth International Education Forum on Environment and Energy Science
    • 発表場所
      Catamaran Resort Hotel & Spa (San Diego, California, USA)
    • 年月日
      2016-12-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 旋回乱流予混合火炎における変動エネルギー生成項の動的特性2016

    • 著者名/発表者名
      青木虹造,志村祐康,源勇気,店橋護
    • 学会等名
      第54回燃焼シンポジウム
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-11-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Disturbance energy budget of turbulent swirling premixed flame in a cuboid combustor2016

    • 著者名/発表者名
      Kozo Aoki, Masayasu Shimura, Yoshitsugu Naka, Mamoru Tanahashi
    • 学会等名
      36th International Symposium on Combustion
    • 発表場所
      COEX (Seoul, Korea)
    • 年月日
      2016-07-31
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Combustion Instability Analysis Based on Exact Disturbance Energy Budget in Turbulent Swirling Premixed Flames2016

    • 著者名/発表者名
      Kozo Aoki, Masayasu Shimura, Yuki Minamoto, Yoshitsugu Naka, Mamoru Tanahashi
    • 学会等名
      The 12th World Congress on Computational Mechanics
    • 発表場所
      COEX (Seoul, Korea)
    • 年月日
      2016-07-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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