Quantitative estimation of onset condition for combustion insatiability of NH3 premixed flame in a combustion tube

燃烧管内NH3预混火焰燃烧不饱和起始条件的定量估算

• 批准号: 22H01408
• 负责人: 藤田 修
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01408/
• 关键词: 燃焼振動; 予混合火炎; Parametric Instability; アンモニア; ガスタービン; アンモニア燃焼

NH3平面火炎の圧力変動に対する伝播速度および燃焼発光強度の応答の実験的検討：NH3を燃料とする実験システムを構築した。燃料をNH3へ転換するために装置全体に腐食対策を施し継続的な実験を可能とした。また、本年度は高速度カメラを新規に導入し、従来の全体像撮影に加えて火炎伝播面に現れる詳細な火炎構造の時々刻々の変化を側面および正面（合計３方向）から同時に高速度撮影可能にした。火炎正面からの撮影に関しては、NH3火炎に特有の活性化学種（NH2）およびOHラジカル発光現象を限定された条件ではあるが同時取得を実現した。次に、本実験システム用いてNH3火炎の燃焼振動発現の限界条件を取得した。これらの実験から、NH3を燃料とした場合の二次不安定発生時に現れる規則的セル構造を克明に撮影することに成功した他、不安定性が発現する燃焼速度はNH3の方がCH4より小さくなることがわかった。火炎面のセル構造についてはその波数や発光強度の時間変化を求めることができた。火炎の初期変形がNH3火炎の不安定性発現に及ぼす影響：不安定現象の発現には、火炎の初期形状が影響することを踏まえ、着火直後に形成される火炎の変形がその後の不安定性発現におよぼす影響を検討した。特に特定の条件で不安定性発現の有無がばらつくことが見出され、初期変形の違いとの関連性について検討を開始した。化学反応解析による化学種濃度分布と燃焼振動の関連性考察：近年開発が進んでいるNH3の反応機構を取り込んだ平面火炎の詳細構造を数値解析により取得した。また、実験で得られる平面火炎の伝播速度と計算による燃焼速度の比較を行い、燃料希薄条件で若干の違いはあるもののその両者が良く一致するという結果を得た。NH3火炎の燃焼振動発現機構に関する理論検討：既存理論に基づく不安定ダイアグラムを求め、実験で取得したセル構造の波数や不安定限界との比較を行った。

NH3 plane flame の pressure force change に対 す る 伝 broadcast speed お よ び 焼発 light intensity の朜answerの実験's review: NH3 をfuel とする実験システムをconstructed した. It is possible to replace the fuel with NH3 and replace the entire device with a new one.また、This year's high-speed カメラをnew regulations are introduced し、The whole picture of the ににえて火火伝面にappear れるDetails The structure of the flames can be modified at any time, from the side to the front (3 directions in total), and high-speed photography is possible at the same time. The front of the flames is the photo of the flames, and the NH3 flames are the unique active chemical species (NH2). The light phenomenon of よびOHラジカル発をlimited されたconditionsではあるがobtain を実成した at the same time. This time, this 実験システム was obtained by using the limit condition of NH3 flames and vibration.これらの実験から, NH3をfuel and とした occasion のSecond instability occurs にappear れるrules セルstructure を凯明にphotograph することに Success したhim, Uncertainty が発appears するburning speed はNH3のsquare がCH4より小さくなることがわかった. The structure of the flame surface is the same as the wave number and the time change of the light intensity. The initial shape of the flames and the influence of the instability of the NH3 flames: the instability phenomenon and the influence of the initial shape of the flamesすることをStep on まえ, fire straight back に formed されるfire flame の変shaped がその后の instability 発appear におよぼすeffect を検 Discussion した. The instability of the special conditions and the emergence of the instability are the beginning of the initial change and the relationship between them. Study on the correlation between chemical reaction analysis and chemical species concentration distribution and combustion vibration: In recent years, the detailed structure of the reaction mechanism of NH3 has been developed, and the detailed structure of the plane flame and numerical value analysis have been obtained.また、実験で得られるplane flameの伝 spreading speedとcalculationによるburning speedのComparisonを行い、burn The material is rare and the conditions are not good enough. The result is good and the result is good. Discussion on the theory of NH3 fire flame vibration generation mechanism: The existing theory is based on the instability of the mechanism.アグラムをquest め、実験でget したセルstructural wave number やUnsteady limit とのComparison った.