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燃焼振動の非線形相互作用の基礎的解明: 複雑系数理手法によるアプローチ

研究課題

研究課題/領域番号 19H02085
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分19020:熱工学関連
研究機関東京理科大学

研究代表者

後藤田 浩  東京理科大学, 工学部機械工学科, 教授 (00434712)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 14,950千円 (直接経費: 11,500千円、間接経費: 3,450千円)
キーワード燃焼振動 / 複雑ネットワーク / 同期 / 機械学習 / 記号力学 / 燃焼 / 熱工学
研究開始時の研究の概要

本研究では, 複雑ネットワークや集団同期などの複雑系数理の基礎理論を導入し, 燃焼振動の時空間ダイナミックスと非線形相互作用を解明する. 非線形特性量を機械学習に用いた燃焼振動の新しい予兆検知法を提案し, 情報論的学習理論の視点からも本研究の工学的な応用展開の可能性を探求する.

研究成果の概要

本研究では,力学系,記号力学,同期現象と複雑ネットワークなどを取り扱う先進的な複雑系数理手法を導入し,燃焼振動の時空間ダイナミクスと非線形相互作用の一端を明らかにした.また,機械学習の一つであるサポートベクトルマシーンを用いた燃焼振動の新しい予兆検知法を提案し,本研究の工学的な応用展開の可能性を明らかにした.

研究成果の学術的意義や社会的意義

燃焼振動による強い圧力変動が生じると,燃焼器の致命的な破損やライフサイクルの低下を引き起こす.そのため,燃焼振動のダイナミクスの基礎的な解明や予兆検知技術は発電用ガスタービンエンジンや航空エンジンのみならず,ロケットエンジン燃焼器開発においても重要である.本研究で得られた研究成果は,熱工学分野の学理体系化に大きく繋がるものである.

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (5件)

  • [雑誌論文] Dynamic behavior and driving region of thermoacoustic combustion oscillations in a swirl-stabilized turbulent combustor2022

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Asami, Takeshi Kawada, Sena Kishiya, Hiroshi Gotoda
    • 雑誌名

      Europhysics Letters

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 旋回型燃焼器内に形成される燃焼振動の予兆検知と回避―記号力学,複雑ネットワークと機械学習を組み合わせた方法論の導入―2021

    • 著者名/発表者名
      増田晋河, 浅見憲輝, 八條貴誉, 後藤田 浩
    • 雑誌名

      日本燃焼学会誌

      巻: 63 号: 203 ページ: 30-36

    • DOI

      10.20619/jcombsj.63.203_30

    • NAID

      130008007419

    • ISSN
      1347-1864, 2424-1687
    • 年月日
      2021-02-15
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Attenuation of thermoacoustic combustion oscillations in a swirl-stabilized turbulent combustor2021

    • 著者名/発表者名
      Takuya Kurosaka, Shinga Masuda, Hiroshi Gotoda
    • 雑誌名

      Chaos

      巻: 31 号: 12

    • DOI

      10.1063/5.0070526

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Attenuation of thermoacoustic combustion oscillations in a swirl-stabilized turbulent combustor2021

    • 著者名/発表者名
      Takuya Kurosaka, Shinga Masuda, and Hiroshi Gotoda
    • 雑誌名

      Chaos

      巻: - 号: 7

    • DOI

      10.1063/5.0045127

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Early detection of thermoacoustic combustion oscillations in staged multisector combustor2021

    • 著者名/発表者名
      Yuhei Shinchi, Naohiro Takeda, Hiroshi Gotoda, Takeshi Soji, and Seiji Yoshida
    • 雑誌名

      AIAA Journal

      巻: - 号: 10 ページ: 4086-4093

    • DOI

      10.2514/1.j060268

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Early detection of thermoacoustic combustion oscillations using a methodology combining statistical complexity and machine learning2019

    • 著者名/発表者名
      Takayoshi Hachijo, Shinga Masuda, Takuya Kurosaka, and Hiroshi Gotoda
    • 雑誌名

      Chaos

      巻: 29 号: 10 ページ: 103123-103123

    • DOI

      10.1063/1.5120815

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Early detection of thermoacoustic combustion instability using a methodology combining complex networks and machine learning2019

    • 著者名/発表者名
      Tsubasa Kobayashi, Shogo Murayama, Takayoshi Hachijo, and Hiroshi Gotoda
    • 雑誌名

      Physical Review Applied

      巻: 11 号: 6 ページ: 064034-064034

    • DOI

      10.1103/physrevapplied.11.064034

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Attenuation behavior of thermoacoustic combustion instability analyzed by a complex-network- and synchronization-based approach2019

    • 著者名/発表者名
      Shogo Murayama and Hiroshi Gotoda
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 99 号: 5 ページ: 052222-052222

    • DOI

      10.1103/physreve.99.052222

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Nonlinear dynamics of attenuation behavior in combustion oscillations in a swirl-stabilized combustor2022

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Mori, Takeshi Kawada, Shingo Fukuda, Hiroshi Gotoda
    • 学会等名
      39th International Symposium on Combustion (2022年7月に口頭発表)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 二次空気噴射による燃焼振動の抑制過程の基礎的解明2021

    • 著者名/発表者名
      森洋輔, 黒坂拓也, 後藤田浩
    • 学会等名
      第59回燃焼シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 旋回型乱流燃焼器で発生する燃焼振動の非線形相互作用2021

    • 著者名/発表者名
      森洋輔, 黒坂拓也, 後藤田浩
    • 学会等名
      熱工学コンファレンス 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 複雑ネットワーク理論に基づく燃焼振動の非線形相 互作用の基礎的解明 - 熱音響ネットワークの導入 -2021

    • 著者名/発表者名
      森洋輔, 黒坂 拓也, 後藤田浩
    • 学会等名
      日本機械学会 第27期関東支部総会・講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 燃焼不安定×機械学習2020

    • 著者名/発表者名
      後藤田浩
    • 学会等名
      日本機械学会 機械学習×熱・流体工学の最先端
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 記号力学と機械学習を組み合わせた燃焼振動の予兆検知と回避2020

    • 著者名/発表者名
      浅見憲輝, 増田晋河, 後藤田浩
    • 学会等名
      電子情報通信学会 非線形問題研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 統計的複雑さと機械学習を用いた燃焼振動の事前検知と回避2019

    • 著者名/発表者名
      増田晋河, 八條貴誉, 後藤田浩
    • 学会等名
      第57回燃焼シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 燃焼振動の非線形相互作用の基礎的解明2019

    • 著者名/発表者名
      黒坂拓也, 村山聖悟, 後藤田浩
    • 学会等名
      第57回燃焼シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Detection methodology of thermoacoustic combustion instability in a turbulent combustor using complex network and machine learning2019

    • 著者名/発表者名
      Takayoshi Hachijo, Tsubasa Kobayashi, Shogo Murayama, and Hiroshi Gotoda
    • 学会等名
      11th Mediterranean Combustion Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] サポートベクトルマシーンと燃焼振動の予兆検知2019

    • 著者名/発表者名
      後藤田浩
    • 学会等名
      日本燃焼学会 連載講座 AI 第2回
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 複雑ネットワーク理論を用いた燃焼振動抑制過程の特徴化2019

    • 著者名/発表者名
      黒坂拓也, 村山聖悟, 後藤田浩
    • 学会等名
      第55回日本伝熱シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Early detection and prevention of blowout in a laboratory-scale gas-turbine model combustor using complex network2019

    • 著者名/発表者名
      Shinga Masuda, Tsubasa Kobayashi, and Hiroshi Gotoda
    • 学会等名
      9th European Combustion Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] 時系列解析入門[第2版] 線形システムから非線形システムへ2020

    • 著者名/発表者名
      宮野尚哉,後藤田浩
    • 総ページ数
      186
    • 出版者
      サイエンス社
    • ISBN
      9784781914824
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 東京理科大学 工学部 機械工学科 後藤田研究室

    • URL

      https://www.rs.tus.ac.jp/gotodalab/index.html

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 東京理科大学 研究者情報データベース

    • URL

      https://www.tus.ac.jp/academics/teacher/p/index.php?6b4f#pills-t3-tab1

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 東京理科大学 後藤田研究室

    • URL

      https://www.rs.tus.ac.jp/gotodalab/index.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 東京理科大学 研究者情報データベース

    • URL

      https://www.tus.ac.jp/ridai/doc/ji/RIJIA01User.php?act=nam&kin=pap&kbn=g&diu=6b4f

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 東京理科大学 後藤田研究室

    • URL

      https://www.rs.tus.ac.jp/gotodalab/Activity.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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