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Understanding flame-acoustic coupling through high-fidelity DNS with detailed chemical kinetics and combustion tube experiments optimized for DNS

研究課題

研究課題/領域番号 20K22382
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分基金
審査区分 0301:材料力学、生産工学、設計工学、流体工学、熱工学、機械力学、ロボティクス、航空宇宙工学、船舶海洋工学およびその関連分野
研究機関東北大学

研究代表者

Dubey Ajit.Kumar  東北大学, 数理科学連携研究センター, 助教 (40872338)

研究期間 (年度) 2020-09-11 – 2022-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2021年度)
配分額 *注記
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードCombustion instability / Detonation / Thermoacoustics / Flame acoustic coupling / Knocking / DNS / Autoignition / Sper-Knock / Numerical Simulation
研究開始時の研究の概要

Interaction of flame in an enclosure with self-generated acoustic field leads to thermoacoustic instability with disastrous consequences for engines. For complete understanding, I propose to create benchmark experiments with
geometries optimized for DNS study to create new solution methodologies.

研究実績の概要

This project aimed to understand practical flame-acoustics interactions through optimised experiments and high fidelity numerical simulations. Substantial progress was achieved during the course of project. Experiments in small scale half-open tubes were performed as a benchmark to understand flame acoustic interactions in this acoustic condition. Such experiments were not available in the literature. Effect of ignition energy was also found. DNS of this experiment is under progress.
2D-DNS was performed for a range of thermodynamic conditions expected in modern IC engines. New modes of autoignition were found. This is very useful to understand the super-knock phenomenon in the IC engines. Results were presented in national/international conferences and several journals are under progress.

報告書

(2件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Acoustic parametric instability, its suppression and a beating instability in a mesoscale combustion tube2021

    • 著者名/発表者名
      Dubey Ajit Kumar、Koyama Yoichiro、Hashimoto Nozomu、Fujita Osamu
    • 雑誌名

      Combustion and Flame

      巻: 228 ページ: 277-291

    • DOI

      10.1016/j.combustflame.2021.02.006

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Comparative theoretical study of thermoacoustic instability with single and twin flames in closed tubes2021

    • 著者名/発表者名
      Dubey Ajit Kumar, Morii Youhi, Nakamura Hisashi, Fujita Osamu, Maruta Kaoru
    • 学会等名
      58th Symposium (Japanese) on Combustion
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Experimental observation of acoustic parametric instability in a thermodiffusively unstable mixture2021

    • 著者名/発表者名
      Dubey Ajit Kumar, Tezuka Takuya, Morii Youhi, Nakamura Hisashi, Maruta Kaoru
    • 学会等名
      18th International Conference on Flow Dynamics
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 2-D DNS study of Autoignition Modes in n-Heptane Combustion2021

    • 著者名/発表者名
      Dubey Ajit Kumar, Morii Youhi, Nakamura Hisashi, Maruta Kaoru
    • 学会等名
      13th Asia-Pacific Conference on Combustion 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Knocking combustion and autoignition modes studied using 2D DNS2021

    • 著者名/発表者名
      Dubey Ajit Kumar, Morii Youhi, Nakamura Hisashi, Maruta Kaoru
    • 学会等名
      VIth International Conference on Sustainable Energy and Environmental Challenges
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] DNS of reactive compressible flow for detailed understanding of knocking phenomena2021

    • 著者名/発表者名
      Morii Youhi, Dubey Ajit Kumar, Nakamura Hisashi, Maruta Kaoru
    • 学会等名
      18th International Conference on Flow Dynamics
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Comparative theoretical study of thermoacoustic instability with single and twin flames in closed tubes2020

    • 著者名/発表者名
      Dubey Ajit Kumar, Morii Youhi, Nakamura Hisashi, Fujita Osamu, Maruta Kaoru
    • 学会等名
      58th Symposium (Japanese) on Combustion
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-09-29   更新日: 2022-12-28  

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