熱音響自励振動における管の曲率とスタック挿入位置の最適化による進行波成分の増幅

通过优化热声自激振动中的管曲率和叠层插入位置来放大行波分量

基本信息

批准号：
21K03863
负责人：
清水大
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Fukui University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

令和４年度は，曲率半径の小さい曲がり管を用いて実験装置を構築し，令和３年度に製作した出力のより高いエンジン部を用いて，熱音響自励振動の発生実験を行った．これまでのところ，曲率半径の小さい曲管で構成されるループ管内に発生する熱音響自励振動は，その振幅がスタックを含むエンジン部の接続位置に大きく依存するだけでなく，全長やエンジン部の出力にも大きく依存することを実験により明らかにした．曲率半径の大きい曲がり管を用いた場合と比べ，振幅が顕著に大きくなる場合がある一方で，自励振動に含まれる進行波成分の割合は低下することが明らかになった．直管部における中央部つまり曲がり管に対して対称な位置から，両熱交換器の高温側が曲がり管により近くなる位置にエンジン部を配置することにより，全長やエンジン部の出力によらず，オーバーシュートを伴う増幅と減衰を不規則に繰り返す間欠的な自励振動が発生することが分かった．間欠的な振動は，いつまでも定常的な振動に移行しない場合もあれば，時間の経過とともに定常振動に移行し飽和する場合もあることが分かった．また，更に高温側を曲がり管に近づけることにより，自励振動は2次振動モードで飽和することが分かった．これら実験と並行し，令和４年度および令和３年度にそれぞれ用いた曲率半径の異なる曲がり管と比べて，曲率半径が丁度中間となる曲がり管の製作を進め，新たな実験装置の構築を進めた．本研究では，管の曲率とスタックの挿入位置に着目し，より多くの進行波成分を含む熱音響自励振動を発生させる新しい方法を明らかにする．

In 2022, we constructed an experimental device using a bent tube with a small radius of curvature, and conducted an experiment to generate thermoacoustic self-excited vibration using the engine section with a higher output produced in 2021. So far, experiments have revealed that thermoacoustic self-excited vibrations generated in loop tubes made up of curved tubes with small radius of curvature are not only dependent on the connection发动机部分的位置，包括堆栈，以及发动机部分的整体长度和输出。已经发现，尽管使用具有较大曲率半径的弯曲管，但振幅可能明显大，但自兴奋的振动中包含的行驶波成分的比例降低。发现通过将发动机截面放在直接管的中心，即从对称的位置到弯管管的位置，将发动机截面放在两个热交换器的高温侧的位置，即间歇性的自我激发振动，这些振动是不规则地重复的放大和衰减，无论其整体长度或发动机的整体长度或发动机的整体长度与发动机的整体长度或发动机的输出均无关。已经发现，间歇性振动可能不会永远转变为稳定的振动，并且可能会随着时间的流逝而变为稳定的振动并变得饱和。此外，发现通过使高温侧更靠近弯管管道，在次级振动模式下，自激发的振动变得饱和。与这些实验同时，我们开始在2022年和2021年使用不同曲率半径的弯曲管中中途制造弯曲半径恰好弯曲的管道，然后我们开始构建一种新的实验设备。在这项研究中，我们专注于管子的曲率和堆栈的插入位置，并揭示了一种新方法，用于产生热声自激的振动，其中包含更多的行驶波部分。