2次燃料噴射による燃焼制御の数値解析

概要

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本研究は、宇宙航空研究開発機構総合技術研究本部にて行われた希薄予混合燃焼器の2次燃料噴射による燃焼制御実験の制御機構の解明を目的に行ったlarge eddy simulation(LES)結果についての報告である。実験では、2次燃料噴射を施さない場合、燃焼器内には縦方向の強い圧力振動が観察された。2次燃料を一定量で噴射した場合には振動が抑制され、さらに振動と同じ周波数でのフィードバック噴射を施した場合はさらなる低減効果が見られた。この過程で、火炎形状と火炎挙動に変化が見られ、これを数値計算で解析した。その結果、振動の抑制効果は、主火炎と2次火炎の両方の働きによるものであることが分かった。主火炎と渦の干渉は2次燃料噴射時には減少し発熱の変動も減少した。2次火炎は火炎基部の安定に寄与し、フィードバック制御のときには発熱量を直接的に制御している。圧力、発熱、噴射速度の位相関係もここで示され、これらの効果が重なって振動が抑制されていた。本解析のように数値計算が火炎挙動の理解の一助になることが示された。
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