燃焼振動

水素混焼ガスタービンにおける燃焼振動の解明

課題：水素混焼による発振周波数の変遷

水素混焼ガスタービンにおいて、燃料組成の変化が燃焼振動の発振周波数に劇的な影響を及ぼす現象に着目しました。実験の結果、従来の「燃焼器上流を閉端とする」音響的境界条件の仮定では、水素混焼時の挙動を説明できないことが判明しました。

アプローチ：物理現象のモデル化と安定判別

「燃料組成が温度分布を変え、それが音響インピーダンスに作用する」という仮説を立案。非燃焼下での音響計測、3次元CFD解析、およびナイキストの安定判別法を統合した解析手法を考案し、都市ガス専焼と水素混焼における周波数特性の違いを論理的に解明することに成功しました。

展望：複雑性を維持した低次元モデル（Reduced Order Model）の構築

燃焼発熱現象の複雑さを担保しつつ、実設計に有用な「意味解釈可能なモデル」の構築を目指しています。3D反応流シミュレーションの知見を温度ベースの平均化処理により1D-CAEへと昇華させ、燃焼器や配管系の最適設計を支援する包括的な解析プラットフォームを確立します。

※本研究は、科研費基盤C（22K03914）「水素混焼ガスタービン燃焼器で発生する燃焼振動の発振周波数と卓越モードの特定」の助成を受けています。