2017 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of mechanism of interaction between liquid fuel atomization and combustion instability
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16H04278
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
黒瀬 良一 京都大学, 工学研究科, 教授 (70371622)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高垣 直尚 兵庫県立大学, 工学研究科, 助教 (00554221)
立花 繁 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 研究領域リーダ (50358496)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 燃焼 / 燃焼振動 / 微粒化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度に得られた成果は以下の通りである。
（１）液体微粒化・燃焼の数値シミュレーション： H28年度に開発した、液体燃料の微粒化を考慮可能なLES（Large-eddy Simulation）/圧縮型Dynamic thickened flame/Lagrangian微粒化モデルのカップリング手法をバックステップ流れを伴う燃焼器に適用することにより、本手法の妥当性を検証するとともに、燃焼器内に発生する燃焼振動と液体燃料微粒化の相互作用の一端を明らかにした。また、H28年度に開発した、VOF (Volume of Fluid)/Level-set法およびVOF/Level-set/ Eulerian-Lagrangian 法を液体燃料のクロスフロー微粒化現象に適用し、結果を比較することにより、これら２つの手法の精度検証および改良を行った。（京都大学 黒瀬）
（２）液体微粒化・燃焼の実験： 兵庫県立大学に設置済みの最大風速134m/sを実現可能な高速風洞装置を使用して高速クロスフロー微粒化実験を実施した。昨年度は、非脈動および5Hzでの脈動を実現する液体吐出器を作成したため、今年度はより高速での脈動を実現可能な液体吐出器の開発を行った。その結果、最大150Hzでの脈動を実現する液体吐出器の作成に成功したことを確認し、また、脈動時と非脈動時では微粒化形態が異なることを観察した。（兵庫県立大学 高垣）
（１）の数値シミュレーションを実施する際により実機条件に近い条件を与えるため、噴霧変動モデルに必要な入力パラメータである燃料孔部（静的）圧力降下のデータを取得した。また、JAXA既取得データを数値シミュレーションデータと比較するためのデータ加工プログラムを整備した。（JAXA 立花）
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまで開発してきた、(1) 微粒化を考慮可能な燃焼数値シミュレーションコード、(2) 微粒化現象のみをより厳密に再現可能なEulerian数値シミュレーションコード、および (3) そのEulerian流体をLagrangian粒子に変換するEulerian-Lagrangian数値シミュレーションコードの妥当性が確認された。また、当初難しいと思われた高速脈動装置の開発も順調に進んでいる。従って、当初の計画通りおおむね順調に進展していると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
上述した３つの数値シミュレーションコードが完成したので、それらのコードの統合を試みる。また、兵庫県立大学およびJAXAで得られる実験データを基に、より実現象に近い条件下における数値シミュレーションを実施し、燃焼振動メカニズムの解明を試みる。
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