燃焼の数値シミュレーション：ガスタービン燃焼器開発における燃焼解析技術

摘要

ガスタービンは年々タービン入口温度を上昇し高効率化を図ってきており，最新鋭のものではタービン入口温度が1773K，コンバインドプラントの熱効率が約52％(HHV)となっている。 近年この高効率ガスタービンを主機とするコンバインドプラントはNO{sub}x，CO{sub}2など環境低負荷型発電システムとして普及してきている。 特にガスタービン用燃焼器では，希薄予混合火炎方式により低NO{sub}x化を図ってきている。低NO{sub}x燃焼器の開発では，燃焼器の計画，設計を行ったのち，燃焼器を試作し，燃焼実験で改良を加えて完成させるという手順で行われてきているが，その開発費が膨大になるという問題がある。 一方，希薄予混合火炎方式では，更なる低NO{sub}x化要求の中で，燃焼振動の問題がクローズアップされてきている。 燃焼振動は構造系に大きなダメージを与えるため，その抑制は極めて重要であるが，その数値解析的な予測法はほとhど開発されていない。 本報では前述したEDC法と非定常圧縮性RANS解析を組み合わせ，自励発振する燃焼振動を数値解析的に再現することに成功したため，それを報告する。