Vše

Co hledáte?

Vše
Projekty
Výsledky výzkumu
Subjekty

Rychlé hledání

  • Projekty podpořené TA ČR
  • Významné projekty
  • Projekty s nejvyšší státní podporou
  • Aktuálně běžící projekty

Chytré vyhledávání

  • Takto najdu konkrétní +slovo
  • Takto z výsledků -slovo zcela vynechám
  • “Takto můžu najít celou frázi”

Machine learning assisted CFD optimization of fuel-staging natural gas burners for enhanced combustion efficiency and reduced NOx emissions

Identifikátory výsledku

  • Kód výsledku v IS VaVaI

    <a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F61989100%3A27730%2F25%3A10258045" target="_blank" >RIV/61989100:27730/25:10258045 - isvavai.cz</a>

  • Výsledek na webu

    <a href="https://www.nature.com/articles/s41598-025-05132-8" target="_blank" >https://www.nature.com/articles/s41598-025-05132-8</a>

  • DOI - Digital Object Identifier

    <a href="http://dx.doi.org/10.1038/s41598-025-05132-8" target="_blank" >10.1038/s41598-025-05132-8</a>

Alternativní jazyky

  • Jazyk výsledku

    angličtina

  • Název v původním jazyce

    Machine learning assisted CFD optimization of fuel-staging natural gas burners for enhanced combustion efficiency and reduced NOx emissions

  • Popis výsledku v původním jazyce

    Industrial combustion systems are among the primary contributors to nitrogen oxide (NOx) emissions, posing challenges for air quality management and regulatory compliance. This study presents a computational and data-driven approach to the design and optimization of a natural gas burner employing a folded flame pattern with fuel staging. Using Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations combined with Machine Learning (ML)-assisted predictive modeling, the burner geometry, fuel-air mixing behavior, and heat transfer dynamics were systematically optimized. A Support Vector Regression-based model was trained on CFD-generated data to guide design modifications and reduce reliance on trial-and-error experimentation. The resulting burner design achieved a 31% reduction in NOx emissions while maintaining combustion efficiency and improving flame stability. Lower peak flame temperatures contributed to reduced pollutant formation. Particle tracing analysis revealed recirculation zones that promoted optimal fuel-air mixing and heat transfer. This integrated CFD-ML framework demonstrates a scalable solution for cleaner combustion design. Future work will focus on experimental validation and the adaptability of the burner to alternative fuels such as hydrogen-rich blends and biogas, aiming to extend the applicability of this approach across diverse industrial settings.

  • Název v anglickém jazyce

    Machine learning assisted CFD optimization of fuel-staging natural gas burners for enhanced combustion efficiency and reduced NOx emissions

  • Popis výsledku anglicky

    Industrial combustion systems are among the primary contributors to nitrogen oxide (NOx) emissions, posing challenges for air quality management and regulatory compliance. This study presents a computational and data-driven approach to the design and optimization of a natural gas burner employing a folded flame pattern with fuel staging. Using Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations combined with Machine Learning (ML)-assisted predictive modeling, the burner geometry, fuel-air mixing behavior, and heat transfer dynamics were systematically optimized. A Support Vector Regression-based model was trained on CFD-generated data to guide design modifications and reduce reliance on trial-and-error experimentation. The resulting burner design achieved a 31% reduction in NOx emissions while maintaining combustion efficiency and improving flame stability. Lower peak flame temperatures contributed to reduced pollutant formation. Particle tracing analysis revealed recirculation zones that promoted optimal fuel-air mixing and heat transfer. This integrated CFD-ML framework demonstrates a scalable solution for cleaner combustion design. Future work will focus on experimental validation and the adaptability of the burner to alternative fuels such as hydrogen-rich blends and biogas, aiming to extend the applicability of this approach across diverse industrial settings.

Klasifikace

  • Druh

    J<sub>imp</sub> - Článek v periodiku v databázi Web of Science

  • CEP obor

  • OECD FORD obor

    20200 - Electrical engineering, Electronic engineering, Information engineering

Návaznosti výsledku

  • Projekt

    <a href="/cs/project/TN02000025" target="_blank" >TN02000025: Národní centrum pro energetiku II</a><br>

  • Návaznosti

    P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Ostatní

  • Rok uplatnění

    2025

  • Kód důvěrnosti údajů

    S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Údaje specifické pro druh výsledku

  • Název periodika

    Scientific Reports

  • ISSN

    2045-2322

  • e-ISSN

    2045-2322

  • Svazek periodika

    15

  • Číslo periodika v rámci svazku

    1

  • Stát vydavatele periodika

    US - Spojené státy americké

  • Počet stran výsledku

    23

  • Strana od-do

    1-23

  • Kód UT WoS článku

    001522007200024

  • EID výsledku v databázi Scopus