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2011 年度 実績報告書

複雑数理工学が拓く燃焼不安定の非線形ダイナミックスの解明と工学的応用

研究課題

研究課題/領域番号 23686037
研究種目

若手研究(A)

研究機関立命館大学

研究代表者

後藤田 浩  立命館大学, 理工学部, 准教授 (00434712)

キーワード燃焼 / 非線形力学
研究概要

燃焼は流動,熱.物質拡散,化学反応が相互に作用し合う複雑な非線形現象であることから,複雑に変動する燃焼不安定の非線形ダイナミックスを明らかにしていくことは重要な研究課題の一つである.特に,近年体系化が著しく進んでいる非線形動力学の視点から燃焼不安定の非線形ダイナミックスを明らかにしていくことは,基礎燃焼分野の新たな展開を切り開いていくだけでなく,高度化する燃焼器の最適な設計.制御の開発にも大きく寄与すると思われる.このような視点に立って,本研究は工学的・工業的に重要な低NOx型の希薄予混合ガスタ-ビンモデル燃焼器で生じる燃焼不安定(希薄吹き消えや振動燃焼)を対象に,燃焼不安定の非線形ダイナミックスを解明することを目的とする.また,抽出された燃焼不安定の決定論的な特徴に基づいて,燃焼不安定の予測・制御の可能性を明らかにすることも目的とする.
本年度では,位相空間内の軌道群の平行度を定量化する並進誤差法を用いて,希薄予混合ガスタ-ビンモデル燃焼器で発生する振動燃焼の圧力変動から決定論的な特徴を抽出し,抽出された決定論的な特徴に基づいて圧力変動の短期的な予測を行った(13.研究発表雑誌論文).また,位相空間内の軌道群のデ-タベースを順次更新させた並進誤差法を希薄吹き消え付近の圧力変動に適用し,希薄吹き消えをリアルタイムに検知できる新しい検知システムを提案した(14.研究成果による産業財産権の出願・取得状況).

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

非線形動力学論に基づく時系列解析によって燃焼不安定の圧力変動から決定論的な特徴を抽出し,振動燃焼を短期的に予測できることが可能となった.また,希薄吹き消えを事前に検知できる新しい燃焼診断法を提案した.

今後の研究の推進方策

本研究では,圧力変動の短期予測の可能性を明らかにしたが,研究計画に記載されている動径基底関数ネットワークを用いた圧力変動の短期予測の可能性を明らかにする必要がある.また,燃焼不安定の発生メカニズムを解明する必要がある.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (6件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Experimental investigation of vortex breakdown in a coaxial swirling jet with a density difference2012

    • 著者名/発表者名
      Ahamad Adzlan, Hiroshi Gotoda
    • 雑誌名

      Chemical Engineering Science

      巻: (印刷中)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic properties of combustion instability in a lean premixed gas-turbine combustor2011

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Gotoda, Hiroyuki Nikimoto, Takaya Miyano, Shigeru Tachibana
    • 雑誌名

      Chaos

      巻: 21 ページ: 013124(11)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experiments on dynamic behavior of near-field region in variable property jet with swirling flow2011

    • 著者名/発表者名
      Suguru Matsubara, Hiroshi Gotoda, Ahamd Adzlan, Toshihisa Ueda
    • 雑誌名

      Experiments in Fluids

      巻: 51 ページ: 881-891

    • 査読あり
  • [学会発表] The vortex breakdown of a variable property jet with swirling flow2011

    • 著者名/発表者名
      Adzlan Ahmad, Hiroshi Gotoda, Toshihisa Ueda
    • 学会等名
      64 th Annual Meeting of the Division of Fluid Dynamics, American Physical Society
    • 発表場所
      ボルチモア(アメリカ)
    • 年月日
      2011-11-22
  • [学会発表] Dynamic behavior of combustion instability in a lean premixed gas-turbine combustor2011

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Gotoda, Takaya Miyano, Shigeru Tachibana
    • 学会等名
      64 th Annual Meeting of the Division of Fluid Dynamics, American Physical Society
    • 発表場所
      ボルチモア(アメリカ)
    • 年月日
      2011-11-21
  • [学会発表] Dynamic motion of lean swirling premixed flame generated by change in gravitational orientation-Nonlinear forecasting based on the complex network theory2011

    • 著者名/発表者名
      Masahito Amano, Koshiro Maki, Takaya Miyano, Hiroshi Gotoda
    • 学会等名
      64 th Annual Meeting of the Division of Fluid Dynamics, American Physical Society
    • 発表場所
      ボルチモア(アメリカ)
    • 年月日
      2011-11-21
  • [学会発表] Nonlinear dynamics on combustion instability2011

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Gotoda
    • 学会等名
      Symbiotic, Safe and Secure System Design
    • 発表場所
      慶應義塾大学日吉キャンパス(神奈川県)(招待講演)
    • 年月日
      2011-10-29
  • [学会発表] Short-term prediction of pressure fluctuations in a lean premixed gas-turbine combustor using nonlinear time series analysis2011

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Gotoda, Takuya Ikawa, Masahito Amano, Takaya Miyano, Shigeru Tachibana
    • 学会等名
      2011 International Symposium on Nonlinear Theory and its Application
    • 発表場所
      神戸市産業振興センター(兵庫県)
    • 年月日
      2011-09-05
  • [学会発表] Short-term prediction of combustion instability in a lean premixed gas-turbine combustor using nonlinear time series analysis2011

    • 著者名/発表者名
      Takuya Ikawa, Hiroshi Gotoda, Masahito Amano, Takaya Miyano Shigeru Tachibana
    • 学会等名
      23 th International Colloquium on the Dynamics of Explosions and Reactive Systems
    • 発表場所
      アーバイン(アメリカ)
    • 年月日
      2011-07-25
  • [産業財産権] 観測装置及び観測方法2011

    • 発明者名
      後藤田浩, 篠田雄太, 小林将紀, 立花繁
    • 権利者名
      立命館大学
    • 産業財産権番号
      特願2012-112330
    • 出願年月日
      2011-05-16

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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