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J-GLOBAL ID：201902220205751963   整理番号：19A1108583

低次元モデルを用いた回転デトネーション燃焼器内の対流熱伝達の数値評価【JST・京大機械翻訳】

Numerical Assessment of the Convective Heat Transfer in Rotating Detonation Combustors Using a Reduced-Order Model

著者 (3件)： Braun James (Department of Mechanical Engineering, Purdue University, West Lafayette, IN 47906, USA) ,  Sousa Jorge (Civil and Environmental department, Stanford University, Stanford, CA 94305, USA) ,  Paniagua Guillermo (Department of Mechanical Engineering, Purdue University, West Lafayette, IN 47906, USA)
資料名： Applied Sciences (Web)  (Applied Sciences (Web))
巻： 8  号： 6  ページ： 893  発行年： 2018年 
JST資料番号： U7135A  ISSN： 2076-3417  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： スイス (CHE)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 回転デトネーション燃焼器を横切る圧力利得は,コンパクトガスタービンエンジンの効率上昇と潜在的アーキテクチャ簡素化を提供する。しかしながら,回転デトネーション燃焼器の燃焼器壁は,数kHzでデトネーションと斜め衝撃波の両方により周期的に掃引され,境界層を破壊し,流体と固体壁間の複雑な対流熱伝達をもたらす。デトネーション燃焼器に沿ったこの異常な対流熱流束を計算するために,計算的に高速な手順を提示した。最初に,一次元反応モデルによる特性アプローチの二次元法を組み合わせた数値モデルを用いて,燃焼器流れ場を計算した。次に,積分境界層ルーチンを用いて,主境界層パラメータを予測した。最後に,バルクおよび局所熱流束を得るために,対流熱伝達係数を予測するために,経験的相関を採用した。この手順を予混合水素空気燃料で運転する燃焼器に適用した。このアプローチの結果は,非圧延燃焼器における壁微細化を含む高忠実度非定常レイノルズ平均Navier-Stokes三次元シミュレーションと良く比較される。モデルは,全圧力が燃焼器内の熱流束に重要な影響を持ち,入口全温度にあまり依存しないことを実証した。0.5MPaの入口全圧と300Kの入口全温度に対して,6MW/m2のピーク時間平均熱流束が三重点の位置で同定され,続いて斜め衝撃の下流で約4MW/m2に減少した。減次モデルと高忠実度ソルバの間の最大不一致は16%であったが,現在の減次モデルは200秒の計算時間を必要とし,それは高忠実度三次元非定常ソルバより約7000倍速かった。従って,本ツールは燃焼器冷却システムの最適化に使用できる。Copyright 2019 The Author(s) All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： 流れ場 ,  熱流束 ,  最適化 ,  高速度 ,  *対流 ,  *燃焼器 ,  *対流熱伝達 ,  *モデル ,  三次元 ,  境界層 ,  *デトネーション ,  積分 ,  二次元 ,  衝撃 ,  ソルバ ,  改変 ,  *熱伝達 ,  層

著者キーワード (4件)： 回転デトネーション燃焼器 ,  熱流束 ,  縮小モデル ,  圧力利得燃焼

分類 (5件)： ガスタービン  (PB02040Y) ,  変圧器  (NB08020Q) ,  包装容器,製造機械  (QE02020M) ,  電気式制御機器  (IC02020Y) ,  雑音一般  (ND04010J)

引用文献 (37件)：

• Sousa, J.; Paniagua, G.; Morata, E.C. Thermodynamic analysis of a gas turbine engine with a rotating detonation combustor. Appl. Energy 2017, 195, 247-256.
• Roy, A.; Ferguson, D.H.; Sidwell, T.; O’Meara, B.; Strakey, P.; Bedick, C.; Sisler, A. Experimental study of rotating detonation combustor performance under preheat and back pressure operation. In Proceedings of the 55th AIAA Aerospace Sciences Meeting, Grapevine, TX, USA, 9-13 January 2017; p. 1065.
• Andrus, I.Q.; King, P.I.; Polanka, M.D.; Schauer, F.R.; Hoke, J.L. Experimentation of a premixed rotating detonation engine utilizing a variable slot feed plenum. In Proceedings of the 54th AIAA Aerospace Sciences Meeting, San Diego, CA, USA, 4-8 January 2016.
• Anand, V.; St. George, A.; Farbos de Luzan, C.; Gutmark, E. Rotating detonation wave mechanics through ethylene-air mixtures in hollow combustors, and implications to high frequency combustion instabilities. Exp. Therm. Fluid Sci. 2018, 92, 314-325.
• Nakagami, S.; Matsuoka, K.; Kasahara, J.; Kumazawa, Y.; Fujii, J.; Matsuo, A.; Funaki, I. Experimental Visualization of the Structure of Rotating Detonation Waves in a Disk-Shaped Combustor. J. Propuls. Power 2017, 33, 80-88.

タイトルに関連する用語 (7件)： 低次元 ,  モデル ,  デトネーション ,  燃焼器 ,  対流熱伝達 ,  数値 ,  評価