| 研究課題/領域番号 |
18H03755
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分19:流体工学、熱工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
藤田 修 北海道大学, 工学研究院, 教授 (10183930)
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| 研究分担者 |
橋本 望 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (70392751)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
44,460千円 (直接経費: 34,200千円、間接経費: 10,260千円)
2021年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2020年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2019年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
2018年度: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
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| キーワード | 燃焼振動 / 予混合火炎 / 燃焼速度 / 音響モード / ガスタービン / アンモニア燃焼 / Velocity coupling / Parametric Instability / アンモニア / ルイス数 / Pressure coupling |
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| 研究成果の概要 |
C2H4/O2/CO2予混合気が上端開放の管内を下方伝播する際に生じる燃焼振動現象を調べた。燃焼振動は管が長いほど、管内径が細い程、生じやすくなる。燃焼振動の主要な増幅機構がVelocity couplingとすると理論的に予測される傾向は実験結果を良く説明できる。また、レーザ加熱火炎面曲率制御法により火炎面積を変化させて圧力増幅率を調べたところ、火炎面積と増幅率は比例関係にあることもわかった。これらの結果からここで対象とする系では主要な燃焼振動増幅機構はVelocity couplingであることがわかった。また、NH3を炭化水素に混合させると不安定性が高まることも実験的に見出された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ガスタービン燃焼器の高効率化に向けて希薄予混合燃焼の導入が広がっている。この際最も困難な課題が燃焼振動の抑制である。本研究では燃焼振動発生に対する燃焼容器形状（長さ、内径）の影響を調べるとともに、その不安定性が現れる機構を示した。すなわち、不安定性が生じる主要機構がVelocity couplingであることを示しており、燃焼振動を抑制するうえで火炎面の変形やセル構造の制御が重要な役割を果たしうることを示している。また、今後カーボンニュートラル実現に向けて利用の広がることが見込まれるNH3に関して、この燃料の導入が燃焼不安定性を増加させる可能性のあることを指摘している。
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