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プラズマ反応を考慮した超音速乱流燃焼のLES解析

考虑等离子体反应的超音速湍流燃烧的LES分析

基本信息

批准号：
09J04309
负责人：
渡部潤也
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

平成23年度は、前年度に作成した任意の気体種を扱える多成分非燃焼LESコードに改良を加え、水素燃料の燃焼反応を扱える超音速乱流燃焼LESコードを完成させた。このコードを用いて、まず、水素と燃焼加熱空気の同軸超音速噴流バーナーを模擬した計算を行い、過去の実験結果との詳細な比較を行った。LES計算によって得られた温度分布、燃焼生成物の濃度分布、OHラジカルの濃度分布等は実験計測で観測されたものとよく似ており、計算コードの妥当性を実証できた。続いて、スクラムジェット燃焼器の燃料噴射形態の基礎要素である、超音速空気流中への水素燃料の壁面垂直噴射の計算を行った。スタンフォード大学で行われた過去の実験結果と比較すると、同様なOHラジカル分布が再現できており、また、噴流の貫通特性もよく一致した。また、LES計算によって得られた瞬時時系列の温度、圧力、化学種濃度等の詳細データを解析することで、現状実験計測では取得し得ない燃焼発熱量や各化学種の生成速度の空間分布を算出した。これらの結果は、スクラムジェット燃焼器における超音速乱流燃焼状態の把握にとって極めて有意義な情報である。本研究では基礎的な燃料噴射場に留まったが、本コードをより実用的な燃焼器形態に適用すれば、より実用的に役立つ情報を取得可能であるため、本研究で超音速乱流燃焼現象に適用できるLESコードを完成させたことは、極めて重要な成果であり、今後その活用が期待される。また、昨年度の成果および上記の研究成果は学術論文としてまとめ、論文投稿を行った。なお、当初予定していたプラズマ反応の導入は断念した。これは、プラズマ反応モデルが未だ未成熟であること、および、東日本大震災の影響により研究計画が遅れたことに起因する。

In 2007, the company completed the multi-component non-combustion LES project by adding fuel and supersonic turbulent combustion LES project. A detailed comparison of the results of the simulation and the results of the past is presented. LES calculation results in temperature distribution, concentration distribution of combustion products, concentration distribution of OH, etc. In addition, the basic elements of the fuel injection form of the SKURUMJIKETT burner are discussed, and the calculation of the vertical wall injection of water-based fuel in the supersonic air flow is carried out. The results of the previous experiments were compared, and the same OH distribution was reproduced, and the jet penetration characteristics were consistent. Detailed data analysis of temperature, pressure and chemical species concentration of instantaneous time series obtained during LES calculation, measurement and calculation of combustion heat emission and spatial distribution of chemical species generation rate. The results of this study are useful information for understanding the supersonic turbulent combustion state of the combustor. This study is based on the fundamental fuel injection field, the practical application of the combustor configuration, the practical application of the service information, the application of the supersonic turbulent combustion phenomenon, the completion of the LES, the extremely important results, and the expectation of future use. The research results of the previous year were recorded in academic papers and papers submitted. The first time, the first time, the second time, the third time, the third time, the fourth time, the fourth time. The impact of the Great East Japan Earthquake on Japan's economy is expected to increase in the coming years.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Numerical Study of Combustion by Plasma Jet in Supersonic Flow

超音速流中等离子射流燃烧的数值研究

DOI：
发表时间：
2009
期刊：
影响因子：
0
作者：
J.Watanabe;N.Abe;K.Takita;渡部潤也;Junya Watanabe;Junya Watanabe;渡部潤也;Junya Watanabe;渡部潤也;Junya Watanabe;渡部潤也;Junya Watanabe;渡部潤也;Junya Watanabe;Junya Watanabe
通讯作者：
Junya Watanabe

Interaction between Shock Waves, Hydrogen Flame and Plasma Jet in Supersonic Flow

超音速流中冲击波、氢火焰和等离子射流之间的相互作用

DOI：
发表时间：
2009
期刊：
影响因子：
0
作者：
J.Watanabe;N.Abe;K.Takita;渡部潤也;Junya Watanabe;Junya Watanabe;渡部潤也;Junya Watanabe;渡部潤也;Junya Watanabe;渡部潤也;Junya Watanabe;渡部潤也;Junya Watanabe
通讯作者：
Junya Watanabe

超音速流中における噴流の乱流混合のLES解析

超音速流中射流湍流混合的 LES 分析