| 研究実績の概要 |
近年進展の著しい複雑系科学の理論と数理技術を用いて, 燃焼不安定の非線形ダイナミックスを解明する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.
工学的・工業的に重要な希薄予混合ガスタービンモデル燃焼器で生じる燃焼不安定(吹き消えや燃焼振動)を対象に, 前年度まで, 燃焼器内の圧力変動から得られる位相空間内の軌道に幾何学的構造とマルチフラクタル性が存在することや短期予測可能・長期予測不可能性を明らかにしてきた. そして, 抽出された位相空間内の軌道の並行性や順列パターン構造に着目して, 希薄予混合ガスタービン燃焼で問題となる突発的な燃焼振動や吹き消えの事前検知・回避の可能性も見出してきた. また, 力学系理論に基づいて, 系に小さな摂動を与えて燃焼振動の不安定周期軌道を安定化させることも試みてきた.
最終年度では,位相空間内の点同士の距離のパターン形成を定量化するカラーリカレンスプロット法や確率過程と決定論過程を分離する非線形予測法を提案し, 燃焼振動の決定論的特徴により詳細な検討を加えた. また, マルチスケールエントロピー性を明らかにすることで, 吹き消えのダイナミックスにもより詳細な検討を加えた. さらに, Pseudo-Rayleigh indexを導入することで, 旋回流による渦崩壊と燃焼器壁面のダンプ付近に形成される再循環流との境界領域を通過する渦構造が, 燃焼振動の維持メカニズムに重要な役割を演じることを明らかにした.
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