演繹的アプローチと帰納的アプローチを用いた振動燃焼の縮約モデ ル開発と予知

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振動燃焼研究のベンチマーク燃焼器であるContinuously Variable Resonant Combustor (CVRC)を対象に，圧縮性Large-Eddy Simulationを用いた解析と軸対象2次元を仮定した非定常解析の2つを実施している．入口酸化剤温度を660~1400Kまで変化させることでcombustion noise (燃焼騒音)から１次長手モード(1Lモード)を持つ振動燃焼の振幅変化(増幅/減衰過程)を再現することができ，振動燃焼をモデル化するために必要となる多量の学習データを作成した．１Lモード振動燃焼が卓越すると酸化剤の流速変動に起因して燃料/酸化剤のせん断層に大規模な渦構造が現れ，局所的に混合が促進して発熱することが観察された．発熱率変動と燃焼器内の圧力変動の時空間関係を調べたところ，圧力変動の腹で発熱率変動が大きくなり，かつこれらの位相が揃っていることから振動燃焼が維持されることが分かった．時間遅れも加味して時系列データの因果関係を評価可能な移動エントロピを適用した結果，圧力変動と発熱率変動の関係は振動燃焼の振幅の大きさによって変化することや，さらに燃料と酸化剤の移流に関する因果関係はせん断層に表れる大規模渦構造の有無によって変化することが明らかになった．これらの因果関係は振動燃焼における特徴量を表していると考えられる．また，振動騒音から振動燃焼への遷移時には間欠的な圧力振動が現れることが実験的に分かっており，２次元解析を進めて数値解析でも再現を試みている．もし間欠的な圧力振動を捉えることができれば振動燃焼のモデル化が大きく前進することになる．これまで得られた学習データを利用して引き続き振動燃焼発生の特徴量の抽出，および因果関係を明らかにし，振動燃焼を予知・制御するモデル構築を行う．