ピラガス法による希薄予混合燃焼における不安定性の制御

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15360122
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 小河原 加久治 山口大学, 工学部, 教授 (70211125)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三上 真人 山口大学, 工学部, 助教授 (20274178) ; 小嶋 直哉 山口大学, 工学部, 教授 (40091186) ; 西村 龍夫 山口大学, 工学部, 教授 (90136135) ; 佐伯 壮一 山口大学, 工学部, 講師 (50335767)
• Keywords: ピラガス法 / 予混合燃焼 / シンセティックジェット / 流れ制御

Research Abstract

希薄予混合燃焼は燃焼温度が通常の予混合燃焼と比較すると低いため、NQ_X排出量を減少させることができる高効率な燃焼形態であることが知られている。しかし、希薄予混合燃焼は理論混合比より高い比率で空気を導入するために混合気中の燃料割合が高い部分と低い部分が混在し不安定燃焼を起こしやすい。本研究の目的は、この不安定燃焼をカオスと捉えカオス制御法を適用することで希薄予混合燃焼器の効率を飛躍的に高めることある。実時間制御に必要な光学的あるいは音響学的計測技術を確立するとともに、導入空気量を変えないで火炎の安定化を図るアクチュエータを開発し、これまでにない制御系の基礎を確立することを目的とする。
15年度は希薄予混合燃焼器動作特性を計測するシステムを作製するとともに、供試実験装置において不安定燃焼を起こす条件を見出した。本研究費で購入した高速度カラーカメラにより燃焼状態を可視化するとともに、予混合燃焼部の特徴である青色火炎の抽出に成功した。また、フォトダイオードアレイ分光計によりリフト火炎が不安定化する過程により発光スペクトルが異なり、特定の波長成分の観測により火炎リフト量を定量化できることを確認した。
制御アクチュエータとしてはボイススピーカーを用いたシンセティックジェット発生装置を作製した。アクチュエータの特性を同定するため、入力周波数・入力電力による噴流の流体力学的特性を熱線流速計により計測した。その結果、作製したアクチュエータは火炎制御に十分有効であることが確認された。
燃焼制御に必要なセンサーとアクチュエータを供試燃焼器に取り付けオープンループの制御実験を行った。センサはフォトダイオードアレイ分光計と高速度カメラの双方を使った。その結果、本システムはリフト火炎のリフト量を計測およて陶脚可能であることが確認できた。次年度は、ピラガス制御により鰍暁制御が可能か否かを調べる。