Investigation of combustion oscillation's oscillating frequencies and dominant modes generated in a gas turbine combustor fueled by the hydrogen-containing fuel mixture

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本研究グループでは，燃焼振動実験を行い，水素都市ガス混合燃料を用いた場合，200 Hzおよび400 Hz付近での燃焼振動が発生することを発見した．本研究では「水素混合燃料による燃焼が音響的境界条件に影響をもたらしたのではないか？」という仮説に基づき，音響ネットワークモデルを用いて燃焼振動現象を理解することができる手法の確立に取り組む．ここでは，音響的境界条件として音響インピーダンスを取り上げ，燃焼「振動」をどのように捉えるかを説明するために音響インピーダンスに関連の深い燃焼による温度変化を重視している．1. エネルギー法による発振周波数の判別：これまでに音響ネットワークモデルを用いた解析から共鳴周波数（発振周波数の候補）を複数求める手法を開発した．エネルギー法を用いて一周期あたりの振動の成長と減衰を算出し，この差が正となるときに発振すると考えるものとした．本年度は，n-tauモデルを用いて成長率を算出した．また，Rijke管による2音源法実験を実施し，温度分布が音響的境界条件に与える影響を調査し，音響インピーダンスのデータを取得した．このモデル化は次年度以降に実施する．2. 火炎面幾何形状と位置のモデリング：燃焼振動における卓越モードを特定するため，火炎面のモデリングを行う．本年度は，乱流火炎のモデリングに関する文献調査を行った．また，音響ネットワークモデルにおいて圧力・速度モードの形状を描くプログラムの作成を行った．