| 研究課題/領域番号 |
19K04215
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分19020:熱工学関連
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| 研究機関 | 岐阜大学 |
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研究代表者 |
小宮山 正治 岐阜大学, 工学部, 教授 (40178372)
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| 研究分担者 |
西田 哲 岐阜大学, 大学院工学研究科, 准教授 (30377783)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 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 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
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: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 予混合火炎 / 旋回羽根 / 時間可変角度 / 燃焼安定化 / 角度可変旋回羽根 / 安定燃焼 / PIV / 安定化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
環境適合の観点から希薄予混合火炎が大型燃焼器に利用される場合が増加している．しかし，逆火による燃焼器損傷の危険性が生じ，火炎状態を安定維持する燃焼法の確立が重要となる．燃焼器管内では火炎安定化と空気・燃料流の混合促進のために強い旋回流を伴う．本研究では円周上10度ごとに配置した旋回羽根とそれに直結したステッピングモータを個別に接続し，独立的に旋回強さを時間制御可能とする可変旋回羽根を開発する．次に管内旋回流下での予混合火炎の動的挙動解析のための画像計測系を構築し， 火炎の管内非定常挙動と流れ構造との関連性を解明する．さらに，旋回羽根角度の時間的制御を適用し，火炎挙動の安定化の実現に取り組む．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，羽根角度の時間可変を可能とする旋回羽根を新たに開発し，その旋回羽根を予混合燃焼器に設置した．そして，羽根角度の時間変化性能を明らかにした．さらに，この羽根角度可変旋回羽根をもつ燃焼器に形成される火炎先端の位置が連続的に上流および下流方向へ往復移動可能であることを示した．その際に火炎先端周りの流速分布と火炎挙動をレーザ画像計測し，両者の時間変化特性を明らかにした．さらに，火炎位置を判断するために高速度カメラを導入し，火炎安定化システムを構築した．そして，円管内で誘発された火炎の逆火を安定化させて，その火炎位置を一定範囲内に保持することが可能であることを示した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では，燃焼負荷（空気比および総流量）一定の下で，旋回流強さのみを変化させる時間可変旋回羽根を開発し，予混合気燃焼器を模擬した円筒型燃焼管内で形成する予混合火炎の位置を連続的に上流および下流方向へ往復移動可能であること初めて示した報告例である．また，構築した火炎位置安定化システムを適用することで，一度逆火を開始した予混合火炎先端位置を旋回流強さのみを制御することで，一定範囲内に保持することが可能であることを示したものである．このことは，今後高度化するとともに，逆火防止の方策が難しくなる，ガスタービン燃焼器をはじめとする大型燃焼器での安定燃焼実現のために寄与するものと考えられる．
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