Numerical investigation of an ammonia-hydrogen swirl burner

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Provides a comparative evaluation of reaction mechanisms for ammonia-hydrogen combustion, offering benchmarks for model validation.

🏢実務担当者:Demonstrates that numerical simulations can reduce experimental workload for burner optimization, useful for combustion equipment designers.

燃焼は、その複雑さと多様性から、科学研究において常に重要な役割を果たしてきた。近年、脱炭素化に向けた世界的な潮流により、炭素を含まない燃焼技術への関心が加速している。さらに、エネルギー需要の増大により、研究者は炭化水素以外の代替エネルギー源を模索するようになっている。その中で、アンモニアは、その好ましい熱化学的特性と確立されたサプライチェーン基盤により、有望な炭素を含まない燃料として浮上している。アンモニア燃焼に関する広範な実験研究が実施されてきたが、高度な計測技術が必要とされるため、関連するすべてのパラメータを調査することは依然として困難である。同時に、計算能力の発展により、数値シミュレーションの能力は大幅に向上している。本研究では、産業規模の接線方向旋回バーナーを数値的にシミュレーションした。アンモニアと水素の体積比50対50の混合燃料を、リッチ条件（当量比1.2）とリーン条件（当量比0.7）の両方で、3つの異なる出力レベル（10、15、20 kW）において使用した。本研究は、異なる反応メカニズムを比較し、アンモニア-水素混合気の燃焼挙動予測におけるそれらの性能を評価することにより、新たな知見を提供する。バーナーモデルを詳細に記述し、3つの異なる反応メカニズムを用いてシミュレーションを実施した。モデルの検証には、実験による温度および排気排出ガスデータを使用した。結果は、数値モデルが最大9%の偏差で温度分布を予測できることを示しており、数値シミュレーションがアンモニア-水素燃焼の解析に有効なツールであることを示している。これらの結果は、実験データに対する数値モデルの検証の重要性を強調している。また、本研究は、高度なシミュレーション手法が、広範な実験作業の必要性を低減しつつ、アンモニア-水素バーナーの最適化に貢献できることを示している。これは、アンモニアベースの燃焼技術の開発を加速させる可能性がある。結果は有望であるものの、NH3およびNOxの予測における不一致は、反応メカニズムが依然としてさらなる改良を必要とすることを示唆している。将来の研究では、人工知能と高度な計算技術がこれらのモデルの精度を向上させ、ゼロカーボンエネルギーシステムへの移行を支援する可能性がある。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

Combustion always plays a crucial role in scientific research due to its complexity and diversity. In recent years, the global trend towards decarbonization has accelerated interest in carbon-free combustion technologies. Additionally, increasing demand for energy has prompted researchers to seek alternative energy sources beyond hydrocarbons. Among these, ammonia has emerged as a promising carbon-free fuel due to its favorable thermo-chemical properties and well-established supply chain infrastructure. While extensive experimental research has been carried out on ammonia combustion, investigating all relevant parameters is still challenging due to the requirement for advanced measurement technologies. At the same time, developments in computational power have considerably improved the capabilities of numerical simulations. In this study, an industrial-scale tangential swirl burner was numerically simulated. A 50–50 ammonia-hydrogen fuel blend by volume was used under both rich (equivalence ratio of 1.2) and lean (equivalence ratio of 0.7) conditions at three different power levels (10, 15, and 20 kW). The study offers new insight by comparing different reaction mechanisms and evaluating their performance in predicting the combustion behavior of ammonia-hydrogen mixtures. The burner model was described in detail, and the simulations were carried out using three different reaction mechanisms. Experimental temperature and exhaust emission data were used for validation of the model. The results indicate that numerical models are able to predict temperature distributions with a maximum deviation of 9%, showing that numerical simulations are effective tools for analyzing ammonia-hydrogen combustion. These results emphasize the importance of validating numerical models against experimental data. The study also shows that advanced simulation approaches can contribute to optimizing ammonia-hydrogen burners while reducing the need for extensive experimental work. This may accelerate the development of ammonia-based combustion technologies. Although the results are promising, discrepancies in the prediction of NH3 and NOx suggest that the reaction mechanisms still require further refinement. In future work, artificial intelligence and advanced computational techniques could improve the accuracy of these models and support the transition toward zero-carbon energy systems.

• semanticscholar https://doi.org/10.47481/jten.0003first seen 2026-05-26 04:54:55 · last seen 2026-08-10 05:14:01