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2018 年度 実績報告書

希薄乱流予混合火炎の大域的・局所的火炎構造に基づく火炎応答機構の解明と制御

研究課題

研究課題/領域番号 16H06069
研究機関東京工業大学

研究代表者

志村 祐康  東京工業大学, 工学院, 准教授 (30581673)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード乱流燃焼 / 希薄予混合火炎 / レーザ計測 / 燃焼制御 / DBDプラズマアクチュエータ
研究実績の概要

平成30年度は前年度の成果および進捗を踏まえ,誘電体バリア放電(DBD)プラズマアクチュエータによる燃焼制御手法の構築を進めるとともに,コヒーレント・アンチ・ストークス・ラマン散乱分光法(CARS)による温度および化学種バランスの計測手法の構築を推進した。
旋回乱流予混合火炎の制御法として円形DBDプラズマアクチュエータのバーストモードを燃焼器内の圧力変動に対応させて稼働させることで能動制御手法の構築を行った。支配的な圧力変動に対するアクチュエータの駆動位相を適切に選択することにより、燃焼器内の圧力および火炎自発光の変動が抑制されることを明らかにした。さらに,円形DBDプラズマアクチュエータの一サイクルでの稼働時間割合を狭めることが,よりロバストな制御が可能出ることを明らかにした。これらはDBDプラズマアクチュエータの顕著な流体力学的制御効果を示しており,さらに気体の反応性の面からDBDプラズマアクチュエータの影響の検討を進めている。また,OHラジカルを対象とした時系列平面レーザ誘起蛍光法(PLIF)とステレオ粒子画像流速計(PIV)を用いて燃焼振動の遷移過程における燃焼特性を検討し、圧力変動などの増大に対する燃焼器流入口付近のせん断層での渦放出の影響を明らかにした。特に大規模な渦構造が火炎を巻き込む大域的な構造が,圧力変動の増大ともに上流域で生じるとともに半径方向に拡大することを明らかにした。これらの結果に基づいてDBDプラズマアクチュエータを用いた燃焼制御手法の改善方法の検討を進めた。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] DBDプラズマアクチュエータによる旋回乱流予混合火炎の能動制御2019

    • 著者名/発表者名
      佐々木謙斗, 志村祐康, 店橋護
    • 雑誌名

      第56回日本伝熱シンポジウム講演論文集

      巻: 1 ページ: -

  • [雑誌論文] 振動燃焼遷移過程における旋回乱流希薄予混合火炎の複合光学計測2019

    • 著者名/発表者名
      安宅優季, 志村祐康, 店橋護
    • 雑誌名

      第56回日本伝熱シンポジウム講演論文集

      巻: 1 ページ: -

  • [雑誌論文] Large-scale clustering of coherent fine-scale eddies in a turbulent mixing layer2018

    • 著者名/発表者名
      Itoh Toshitaka、Naka Yoshitsugu、Minamoto Yuki、Shimura Masayasu、Tanahashi Mamoru
    • 雑誌名

      International Journal of Heat and Fluid Flow

      巻: 72 ページ: 100~108

    • DOI

      10.1016/j.ijheatfluidflow.2018.05.007

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Response of Heat Release Rate to Flame Straining in Swirling Hydrogen-air Premixed Flames2018

    • 著者名/発表者名
      Aoki, K., Shimura, M., Minamoto, Y., Tanahashi, M.
    • 雑誌名

      Proceedings of The 12th International ERCOFTAC Symposium on Engineering Turbulence Modelling and Measurements

      巻: 1 ページ: -

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation of reaction zone structure of lean methane-air turbulent premixed flames with OH-CH2O PLIF2018

    • 著者名/発表者名
      Shimura, M., Maeda, T., Minamoto, Y., Tanahashi, M.
    • 雑誌名

      Proceedings of 9th International Symposium on Turbulence, Heat and Mass Transfer

      巻: 1 ページ: -

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高レイノルズ数乱流における微細渦クラスターの形成機構2018

    • 著者名/発表者名
      大沢耕介, 源勇気, 志村祐康, 店橋護
    • 雑誌名

      日本流体力学会年会2018講演論文集

      巻: 1 ページ: -

  • [学会発表] DBDプラズマアクチュエータによる旋回乱流予混合火炎の能動制御2019

    • 著者名/発表者名
      佐々木 謙斗, 志村 祐康, 店橋 護
    • 学会等名
      第56回日本伝熱シンポジウム
  • [学会発表] 振動燃焼遷移過程における旋回乱流希薄予混合火炎の複合光学計測2019

    • 著者名/発表者名
      安宅優季, 志村祐康, 店橋護
    • 学会等名
      第56回日本伝熱シンポジウム
  • [学会発表] Response of Heat Release Rate to Flame Straining in Swirling Hydrogen-air Premixed Flames2018

    • 著者名/発表者名
      Aoki, K., Shimura, M., Minamoto, Y., Tanahashi, M.
    • 学会等名
      The 12th International ERCOFTAC Symposium on Engineering Turbulence Modelling and Measurements
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of reaction zone structure of lean methane-air turbulent premixed flames with OH-CH2O PLIF2018

    • 著者名/発表者名
      Shimura, M., Maeda, T., Minamoto, Y., Tanahashi, M.
    • 学会等名
      9th International Symposium on Turbulence, Heat and Mass Transfer
    • 国際学会
  • [学会発表] 高レイノルズ数乱流における微細渦クラスターの形成機構2018

    • 著者名/発表者名
      大沢耕介, 源勇気, 志村祐康, 店橋護
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2018

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公開日: 2019-12-27  

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