| 研究課題/領域番号 |
19H02341
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 |
小区分24010:航空宇宙工学関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
津江 光洋 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (50227360)
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| 研究分担者 |
中谷 辰爾 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (00382234)
藤原 仁志 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 主任研究開発員 (40358453)
岡井 敬一 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 主任研究開発員 (00358516)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2020年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2019年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
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| キーワード | ジェットエンジン / エアブラストアトマイザー / バイオ合成燃料 / ジェット燃料 / 排気 / 振動燃焼 / 機械学習 / 燃焼不安定性 / バイオ燃料 / 非線形解析 / モード分解 / 数値解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
バイオおよびジェット燃料を用いたジェットエンジンモデル燃焼器における燃焼不安定性および環境負荷物質生成特性に関して，風洞設備を使用することで，室温大気圧，高温高圧および実用燃焼器に相当する環境下において燃焼試験を実施する．それらの燃料の性状の違いが排気特性，燃焼不安定性に及ぼす影響を調べる．燃焼不安定性モードの出現や遷移に着目する．圧縮性反応性熱流体の解析に加え，線形および非線形モード分解手法を適用することにより現象の低次元化およびメカニズムの解明を行う．同時に機械学習法を用いた解析を行う．上記解析の組み合わせにより燃焼不安定性のメカニズムや不安定性に及ぼすパラメータの影響を明らかにする．
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| 研究成果の概要 |
ジェットエンジンモデル燃焼器を用いることで，室温大気圧，高温高圧および実エンジン環境における燃焼試験を実施した．化石燃料であるジェット燃料やケロシン，およびバイオ合成燃料であるHEFA，FT-SPKの燃料性状や反応特性の違いに着目し，燃焼器内のCH*化学発光挙動を高速で観察することで，燃焼不安定性挙動をデータ駆動型アプローチによるスパース学習手法を応用して明らかにした．バイオ合成燃料の安定燃焼限界や希薄吹き飛び限界はジェット燃料より低く，蒸発特性や化学反応特性によるとした．また，他の環境負荷物質の濃度はあまり変わらないがバイオ燃料では粒子状物質の生成低減されることを示した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
航空機においても二酸化炭素排出を低減する必要があるが，重力に逆らい飛行するためには推重比が重要なパラメータとなり，フル電動化では長距離を飛行することは困難である．持続可能な航空燃料(SAF)などの使用が有望視されているが，これらの成分の違いによる排気特性や不安定燃焼ダイナミクスの理解はこれらの使用拡大の上で必須である．本研究では高速度カメラの燃焼画像から振動燃焼挙動の特徴量抽出をデータドリブン手法により行い，そのダイナミクスの理解に必要な知見を得た．また，従来燃料との成分の違いが及ぼす影響を燃焼不安定性，吹き飛び限界および排気特性に及ぼす影響を明らかにし，これらの応用に必要な知見を得た．
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