Investigation of combustion oscillation's oscillating frequencies and dominant modes generated in a gas turbine combustor fueled by the hydrogen-containing fuel mixture

以含氢燃料混合物为燃料的燃气轮机燃烧室中燃烧振荡的振荡频率和主模态研究

基本信息

批准号：
22K03989
负责人：
上道茜
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究グループでは，燃焼振動実験を行い，水素都市ガス混合燃料を用いた場合，200 Hzおよび400 Hz付近での燃焼振動が発生することを発見した．本研究では「水素混合燃料による燃焼が音響的境界条件に影響をもたらしたのではないか？」という仮説に基づき，音響ネットワークモデルを用いて燃焼振動現象を理解することができる手法の確立に取り組む．ここでは，音響的境界条件として音響インピーダンスを取り上げ，燃焼「振動」をどのように捉えるかを説明するために音響インピーダンスに関連の深い燃焼による温度変化を重視している．1. エネルギー法による発振周波数の判別：これまでに音響ネットワークモデルを用いた解析から共鳴周波数（発振周波数の候補）を複数求める手法を開発した．エネルギー法を用いて一周期あたりの振動の成長と減衰を算出し，この差が正となるときに発振すると考えるものとした．本年度は，n-tauモデルを用いて成長率を算出した．また，Rijke管による2音源法実験を実施し，温度分布が音響的境界条件に与える影響を調査し，音響インピーダンスのデータを取得した．このモデル化は次年度以降に実施する．2. 火炎面幾何形状と位置のモデリング：燃焼振動における卓越モードを特定するため，火炎面のモデリングを行う．本年度は，乱流火炎のモデリングに関する文献調査を行った．また，音響ネットワークモデルにおいて圧力・速度モードの形状を描くプログラムの作成を行った．

该课题组进行了燃烧振荡实验，发现使用氢气城市煤气混合燃料时，会在200Hz和400Hz左右发生燃烧振荡。在这项研究中，我们将基于“氢混合燃料燃烧会对声学边界条件产生影响吗？”的假设，致力于建立一种可以使用声学网络模型来理解燃烧振荡现象的方法。这里，我们以声阻抗作为声学边界条件，并强调与声阻抗密切相关的燃烧引起的温度变化，以解释如何理解燃烧“振动”。 1. 使用能量法确定振荡频率：我们开发了一种使用声学网络模型通过分析确定多个共振频率（候选振荡频率）的方法。使用能量法计算每周期振动的增长和阻尼，当该差异为正时，认为发生振动。今年的增长率是使用n-tau模型计算的。此外，我们利用Rijke管进行了双源法实验，研究了温度分布对声边界条件的影响，并获得了声阻抗数据。该模型将从明年开始实施。 2. 火焰锋几何形状和位置的建模：进行火焰锋的建模是为了识别燃烧振荡的主要模式。今年，我们对湍流火焰建模进行了文献调查。我们还创建了一个程序来绘制声学网络模型中压力和速度模式的形状。