Grant amount：\48100000 （ Direct Cost: \37000000 、 Indirect Cost：\11100000 ）

researchmap

Grant amount：\45370000 （ Direct Cost: \34900000 、 Indirect Cost：\10470000 ）

researchmap

Grant amount：\14950000 （ Direct Cost: \11500000 、 Indirect Cost：\3450000 ）

本研究では，高強度乱流・高圧条件下の希薄乱流予混合火炎の燃焼特性，燃焼不安定性及び燃焼振動特性を火炎構造の観点から明らかにすること，さらに得られた知見に基づいて燃焼制御手法，特にプラズマを利用した制御手法を構築することを目的としている．2021年度は，新型コロナウィルス感染症拡大のため予定していた渡航を実施できず，以下の点を訪問先の研究者との議論を交えて進めた．
シングルスワール型の完全予混合燃焼器を対象として高速粒子画像流速計（高速PIV）を適用することにより燃焼器中心軸に設置されたブラフボディが流速変動特性に与える影響等を明らかにした．またOHラジカルの平面レーザ誘起蛍光法（PLIF），自発光及び高速PIVの複合光学計測から，安定燃焼から燃焼振動へと遷移する際の位相変化特性及びダイナミックモード特性等を明らかにした．これらの結果に基づきシングルスワール型燃焼器における誘電体バリア放電プラズマアクチュエータ（DBDPA)による流動制御に基づく燃焼振動抑制手法の構築を進めた．
デュアルスワール型の部分予混合燃焼器を対象として上記の複合光学計測を適用することにより火炎変動及び火炎基部特性などを明らかにした．また，燃焼器の音響モードと火炎基部変動及び自発光変動との関係の検討を進め，部分予混合火炎の振動要因に関する知見を獲得した．
燃焼振動に関わる擾乱エネルギー検討のためcoherent anti-Stokes Raman scattering spectroscopy (CARS)及びLIFに基づく化学種濃度及び温度の計測手法の構築を進めた．Dual pump CARSから層流火炎を対象に窒素及び酸素の濃度計測法を，OH二波長LIFから温度計測法を構築し，層流火炎に適用することで高精度計測が可能な励起波長を明らかにした．

researchmap

Grant amount：\44200000 （ Direct Cost: \34000000 、 Indirect Cost：\10200000 ）

In this study, flame-wall interactions were investigated by highly-accurate direct numerical simulation and advanced laser diagnostics. The understanding of flame-wall interactions is important for improving thermal efficiency of automobile engines and gas turbine engines for electric power supply. Relation between the near-wall chemical reactions including surface reactions and wall heat flux is investigated in details. A new finding that burning velocity just before the quenching near the wall coincides with that of freely-propagating laminar flame is also reported. The flame-wall interaction depends on the fuel decomposition in swirl-stabilized combustor, which is the results of strong strain rete caused by turbulence and suppression of radical production due to heat loss through the wall. A sub-grid scale combustion model was proposed considering the flame-wall interaction mechanism which was shown by the present study, and the accuracy of the model was verified by a dynamic test.

researchmap

Grant amount：\25090000 （ Direct Cost: \19300000 、 Indirect Cost：\5790000 ）

In this research, the flame response characteristic was clarified based on the flame structure of lean turbulent premixed flames, and the flame response characteristics for reactive gas control of control device such as DBD (Dielectric Barrier Discharge) plasma actuator was clarified to be useful, which will contribute to establishing of a stable combustion control method. Combined measurement of high speed plane laser induced fluorescence method (PLIF) and particle image velocimetry (PIV) revealed that the relationship between flame structure, chemiluminescence and pressure fluctuation, and contributed to deepening the understanding of the combustion oscillation phenomenon. Furthermore, an active control method for pressure fluctuation of the control device can suppress temporal and spatial fluctuations of a swirling turbulent premixed flame by controlling control device with a specific phase difference to pressure fluctuation.

researchmap