乱流燃焼の能動制御に関する研究

湍流燃烧主动控制研究

基本信息

批准号：
07J10540
负责人：
志村祐康
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J10540/
关键词：
希薄乱流燃焼振動燃焼スワール型燃焼器能動制御二次燃料噴射複合レーザ計測半導体レーザ吸収分光法直接数値計算乱流燃焼希薄燃焼制御用センサー波長変調分光法燃焼制御燃焼騒音位相固定計測平面レーザ誘起蛍光法ステレオ粒子画像流速計圧力計測

项目摘要

本研究では,能動制御を用いた高効率・低環境負荷燃焼器を実現するために,燃焼モニタリングセンサー,制御デバイス及び燃焼制御アルゴリズムを総合的に開発することを目的とし,レーザ複合計測法を用いて受動的に制御された乱流予混合火炎の火炎構造や乱流構造,それらと燃焼器内圧力変動及び燃焼騒音との関係を明らかにすると共に,半導体レーザ吸収分光センサーの情報と火炎構造等の関係を明らかにし,能動制御アルゴリズムの構築を行う.さらに構築した制御アルゴリズムと半導体レーザ吸収分光センサー及び制御デバイスとして二次燃料噴射を用いて,モデル燃焼器における能動制御実験を行い,乱流燃焼場の能動制御技術を確立することを目的としている.平成21年度は,スワール型燃焼器内に形成される乱流予混合火炎の計測及び数値計算から振動燃焼及び燃焼騒音の抑制に最も重要な要素を抽出し,それらに基づいた能動制御アルゴリズムを構築ことに重点を置いて研究を行った.実験的研究では,スワール型燃焼器内の乱流燃焼特性を詳細に検討可能な複合レーザ計測法を構築し,非制御条件のスワール型燃焼器において乱流火炎構造と乱流場の関係を明らかにした.数値的研究では,旋回流を伴う乱流予混合火炎の直接数値計算(DNS)を行い,Large Eddy Simulationに用いるSGS燃焼モデルを検討すると共に,スワール型燃焼器内に形成される乱流予混合火炎と圧力変動との関係を明らかにした.これらの実験的及び数値的研究による結果から,能動制御アルゴリズム及びスワール型モデル燃焼器の能動制御実験のための制御システムについて検討した.

在本研究中，我们的目标是全面开发燃烧监测传感器、控制装置和燃烧控制算法，以被动控制湍流预混火焰的火焰结构和紊流结构，实现高效率和低环境影响的燃烧器。控制，以及燃烧室中的压力波动。除了阐明温度与燃烧噪声之间的关系外，我们还将阐明半导体激光吸收光谱传感器的信息与火焰结构等之间的关系，并构建主动控制算法。此外，我们还将构建主动控制算法。使用二次燃料喷射作为装置的模型燃烧器的算法性能。该项目的目的是进行动态控制实验并建立湍流燃烧场的主动控制技术，我们重点提取抑制燃烧噪声和燃烧噪声的最重要因素，并基于它们构建主动控制算法。在实验研究中，我们构建了一种复合激光测量方法，可以详细检查旋流式燃烧器中的湍流燃烧特性。在数值研究中，我们对带有旋流的湍流预混火焰进行了直接数值计算（DNS），和除了检验涡流模拟中使用的SGS燃烧模型外，我们还阐明了旋流式燃烧器中形成的湍流预混火焰与压力波动之间的关系。根据这些实验和数值研究的结果，我们提出了控制算法和控制系统对旋流模型燃烧室的主动控制实验进行了研究。