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2015 Fiscal Year Annual Research Report

噴霧燃焼振動メカニズムの解明

Research Project

Project/Area Number 14J01137
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

北野 智朗  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Keywords燃焼振動 / フラッシュバック / 噴霧燃焼 / LES
Outline of Annual Research Achievements

本年度はバックステップ燃焼器におけるガス燃焼および噴霧燃焼にLarge-Eddy Simulation (LES)を適用し,燃焼振動の発生メカニズムについて検討を行い,さらに,初期の燃料液滴径の違いが燃焼振動特性に及ぼす影響についても調査を行った.その結果,噴霧燃焼における燃焼振動では,ガス燃焼の場合と同様の圧力変動,流速変動および熱発生率の変動に加え,燃料液滴の蒸発速度も変動することを明らかにした.また,噴霧燃焼振動の強度は初期の燃料液滴径の違いにより変化し,特定の燃料液滴径において最大となることを明らかにした.さらに,その燃焼振動強度の変化は,平均液滴径の違いにより変化する蒸発率がステップ後部における熱発生率に影響を及ぼすために生じることを明らかにした.以上の研究成果は国内および国外の学会において発表済みである(日本流体力学会年会2015, ETC2015).また,現在,本研究成果を学術論文に投稿中である(Kitano et al., Combust. Flame, submitted).
また,燃焼振動に起因して発生する火炎の逆流現象(フラッシュバック)について調べるため,チャネル乱流中のガス燃焼にDirect Numerical Simulation (DNS)を適用し,燃焼振動を模擬した圧力変動を与えることにより,燃焼振動がフラッシュバックに及ぼす影響について検討を行った.その結果,フラッシュバックの瞬間速度および瞬間壁面熱流束は圧力変動により大きく変動することを明らかにした.さらに,圧力変動によりフラッシュバックの平均速度が増加すること,つまり,フラッシュバックの危険性が増すことを明らかにした.以上の研究成果は学術論文に発表済みである(Kitano et al., Energy & Fuels, 2015).

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (4 results)

All 2015

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Effect of pressure oscillations on flashback characteristics in a turbulent channel flow2015

    • Author(s)
      Tomoaki Kitano, Takafumi Tsuji, Ryoichi Kurose, Satoru Komori
    • Journal Title

      Energy & Fuels

      Volume: 29 Pages: 6815-6822

    • DOI

      10.1021/acs.energyfuels.5b01687

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Experimental and numerical investigation of thermo-acoustic instability in a liquid-fuel aero-engine combustor at elevated pressure: validity of large-eddy simulation of spray combustion2015

    • Author(s)
      Shigeru Tachibana, Kinya Saito, Takeshi Yamamoto, Mitsumasa Makida, Tomoaki Kitano, Ryoichi Kurose
    • Journal Title

      Combustion and Flame

      Volume: 162 Pages: 2621-2637

    • DOI

      doi:10.1016/j.combustflame.2015.03.014

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] バックステップ流れにおける噴霧燃焼振動のLarge-eddy Simulation2015

    • Author(s)
      北野 智朗,金子 圭佑,黒瀬 良一,小森 悟
    • Organizer
      日本流体力学会 年会2015
    • Place of Presentation
      東京工業大学(東京都・目黒区)
    • Year and Date
      2015-09-26 – 2015-09-28
  • [Presentation] Large-eddy simulation of combustion instability in a back-step flow2015

    • Author(s)
      Tomoaki Kitano, Ryoichi Kurose, Satoru Komori
    • Organizer
      15th European Turbulence Conference 2015
    • Place of Presentation
      Delft (Netherlands)
    • Year and Date
      2015-08-25 – 2015-08-28
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2016-12-27  

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