多次元多変量光学計測と大規模DNSの融合による希薄乱流火炎の構造解明と非線形制御

结合多维多元光学测量和大规模 DNS 的稀湍流火焰的结构阐明和非线性控制

基本信息

批准号：
20676004
负责人：
店橋護
金额：
$ 54.41万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (S)
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,乱流火炎構造と燃焼器内圧力変動の非線形な関係を利用した非線形能動制御を用いた高効率・低環境負荷燃焼器を実現するために,燃焼モニタリングセンサー,制御デバイス及び燃焼制御アルゴリズムを総合的に開発することを目的としている.この目的を達成するために,世界最先端の多次元多変量光学計測を用いて受動的に制御された乱流予混合火炎の火炎構造や乱流構造,それらと燃焼器内圧力変動及び燃焼騒音との関係を明らかにするとともに,半導体レーザ吸収分光センサーの情報と火炎構造等の関係を明らかにし,能動制御アルゴリズムの構築を行う.また,構築した制御アルゴリズムと半導体レーザ吸収分光センサー及び制御デバイスとして二次燃料噴射を用いて,乱流燃焼場の能動制御技術を確立する.平成22年度は,実験的研究では,乱流燃焼の能動制御に必要な半導体レーザ吸収分光センサーに波長変調法の一つである2f検出法を導入することでセンサーのロバスト化と高精度化を行い,種々の制御条件におけるスワール型燃焼器の燃焼既燃ガス計測と燃焼器内圧力変動の同時計測から,燃焼器内の圧力変動とセンサー出力との関係を明らかにした.さらに,受動制御を受けた乱流予混合火炎の構造及びセンサー出力特性を考慮に入れた能動制御アルゴリズムについて検討した.数値的研究では,スワール型モデル乱流燃焼器を対象とした直接数値計算(DNS)及びラージエディシミュレージョン(LES)を非燃焼条件について行い,それらの比較からLBSコードの基本的な精度を検討した.さらにDNSを希薄乱流燃焼条件に拡張するとともに,前年度までに構築したSGS乱流燃焼モデルを導入したLESコードの構築を行った

这项研究旨在全面开发燃烧监测传感器，控制装置和燃烧控制算法，以使用非线性主动控制使用非线性的燃烧器之间的非线性关系来实现高效，低环境负载燃烧器，并使用燃烧器中的压力波动之间的非线性关系。 To achieve this objective, we will use the world's most advanced multi-dimensional multivariate optical measurement to clarify the flame structure and turbulent structure of passively controlled turbulent premixed flames, and the relationship between the pressure fluctuations in the combustor and combustion noise, and to clarify the relationship between the information of the semiconductor laser absorption spectroscopy sensor and flame structure, and to construct an active control algorithm.此外，我们还将使用内置控制算法，半导体激光吸收光谱传感器以及二次燃油注入作为控制装置来建立用于湍流燃烧的主动控制技术。 2010年，进行了实验研究以证明对湍流燃烧的积极控制。通过引入2F检测方法，一种波长调制方法之一，传感器是可靠且高精度的，并且通过在各种控制条件下测量旋转型燃烧器的燃烧气体的燃烧气体，并同时测量燃烧器中燃烧器中燃烧器中的压力波动的压力波动，并在燃烧器中施加压力波动之间的关系，并在燃烧器之间进行压力波动之间的关系。此外，考虑了一种被动控制的湍流预防火焰的结构和传感器输出特性，研究了一种主动控制算法。在数值研究中，对旋流型模型湍流燃烧器进行了直接数值计算（DNS）和大编辑器模拟（LES），并从比较中检查了LBS代码的基本准确性。此外，将DNS扩展到精简的湍流燃烧条件，并使用前一年构建的SGS湍流燃烧模型构建LES代码。