Prediction and analysis of physical process of fires in enclosed, low-pressured environment

• Project/Area Number: 19710140
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Social systems engineering/Safety system
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: NAKAMURA Yuji Hokkaido University, 大学院工学研究科, 准教授 (50303657)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥3,760,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2008: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2007: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
• Keywords: 火災 / 事故 / 低圧環境 / 低圧 / 閉鎖環境 / 安全 / 航空宇宙 / ラジカル / 物理過程 / 化学過程

Research Abstract

本研究は,航空機および宇宙基地などで用いられる「低圧閉鎖空間」における火災危険性に関する基礎知見を得ることを目的としている.
これまでの研究において,低圧場においては常圧場よりも少ない酸素分圧で自発着火が達成されることを実験的に示すことに成功したものの,その着火促進が熱輸送などの物理過程で支配されるのか,それとも化学反応などの化学過程に支配されるのかが十分に理解できないでいた.
本課題ではこの理解を深めることに特化し,実験および解析の両面から設定目標を達成しようとするものである.低圧チャンバを用いて着火限界マップを作成し,その振る舞いについて理論的アプローチにより解明を試みた.その結果,低圧限界付近を除いては過去の理論解析の成果(純粋な拡散場での自発着火,淀み点流れ場における自発着火)に漸近することを示すことに成功した.
また,3次元数値解析により着火時間によって場が拡散場から淀み点流れ場に時々刻々推移してそれらを分けることを明確に示し,低圧場での着火機構について物理過程によって多くを説明できることを示した.
低圧着火限界付近は化学過程が支配的となるため,さらなる検討が必要である.微量ラジカル成分を検知できる計測システムの設置,ならびに着火を引き起こす微量な活性ラジカルの出現過程を明確に予測できる簡略化素反応モデルの発展が望まれる.

Research Products

• [Journal Article] Analytical and Numerical Study on Irradiate Ignition of Solid Combustibles in Sub-atmospheric Pressure (2008)
  • Author(s): Nakamura, Y
  • Journal Title: Journal of Thermal Science and Technology Vol.3, No.1 Pages: 58-67
  • NAID: 130000099175
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Irradiated Ignition of Solid Materials in Reduced Pressure Atmosphere with Various Oxygen Concentrations - For Fire Safety in Space Habitats (2008)
  • Author(s): Nakamura, Y., and Aoki, A
  • Journal Title: Advances in Space Research, Vol.41, issue 5 Pages: 777-782
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Irradiated Ignition of Solid Materials in Reduced Pressure Atmosphere with Various Oxygen Concentrations-For Fire Safety in space Habitats- (2008)
  • Author(s): Y. Nakamura, A. Aoki
  • Journal Title: Advances in Space Research 41(5) Pages: 777-782
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Analytical and Numerical Study on Irradiate Ignition of Solid Combustibles in Sub-atmospheric Pressure (2008)
  • Author(s): Y. Nakamura
  • Journal Title: Journal of Thermal Science and Technology 3(1) Pages: 58-67
  • NAID: 130000099175
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 低圧場での外部加熱による電線着火 (2008)
  • Author(s): 中村祐二,東谷圭祐,伊東弘行,藤田修
  • Organizer: 平成20年度日本火災学会研究発表会概要集 ,pp.136-137
  • Place of Presentation: 神戸大学,神戸
  • Year and Date: 2008-05-22
• [Presentation] 低圧場での外部加熱による電線着火 (2008)
  • Author(s): 中村祐二, 東谷圭祐, 伊東弘行, 藤田修
  • Organizer: 平成20年度日本火災学会研究発表会
  • Place of Presentation: 神戸大学, 神戸
  • Year and Date: 2008-05-22
• [Presentation] Effects of Low Pressure on Irradiated Ignition of Solid in a Stagnation-point Flow Field (2008)
  • Author(s): Nakamura, Y
  • Organizer: Pro. 9th International Symposium on Fire Safety Science, University of Karlsruhe
  • Place of Presentation: Karlsruhe, Germany
• [Presentation] Ignition and Flame Spread over Wire Harness in Sub-atmospheric Pressure (2008)
  • Author(s): Nakamura, Y., Azumaya, K., Yoshimura, N., Ito, H., and Fujita, O
  • Organizer: Proc. 9th International Symposium on Fire Safety Science,
  • Place of Presentation: University of Karlsruhe, Karlsruhe, Germany
• [Presentation] Effects of Low Pressure on Irradiated Ignition of Solid in a Stagnationpoint Flow Field (2008)
  • Author(s): Nakamura, Y
  • Organizer: 9^<th> Int'l. Symposium on Fire Safety Science
  • Place of Presentation: University of Karlsruhe, Karlsruhe, Germany
• [Presentation] Ignition and Flame Spread over Wire Harness in Sub-atmospheric Pressure (2008)
  • Author(s): Nakamura, Y., Azumaya,K., Yos himura, N., Ito, H., Fujita, O.
  • Organizer: 9^<th> Int'l. Symposium on Fire Safety Science
  • Place of Presentation: University of Karlsruhe, Karlsruhe, Germany
• [Presentation] Time-Dependent Mixture Formation and Heat Transfer over Irradiated Solid C mbustibles in Sub-atmospheric Pressure Enclosure (2007)
  • Author(s): Nakamura, Y
  • Organizer: Proc. 2007 ASME-JSME Thermal Engineering Conference and Summer Heat Tansfer Conference HTF-B1_#32656 on CD-ROM
  • Place of Presentation: Westin Bayshore Resort Hotel, Vancouver, Canada
• [Presentation] Effect of Reduced Pressure on Ignitability of Irradiated Cellulosic Paper (2007)
  • Author(s): Nakamura, Y., Aoki, A., Ito, H., and Fujita, O
  • Organizer: Proc. 6th Asia-Pacific Conference on Combustion pp.202-205
  • Place of Presentation: Nagoya Congress Center, Nagoya, Japan
• [Presentation] Time-Dependent Mixture Formation and Heat Transfer over Irradiated Solid Combustibles in Sub-atmospheric Pressure Enclosure (2007)
  • Author(s): Y. Nakamura
  • Organizer: 2007 ASME-JSME Thermal Engineering Conference and Summer Heat Transfer Conference
  • Place of Presentation: Vancouver, Canada
• [Presentation] Effect of Reduced Pressure on Ignitability of Irradiated Cellulosic Paper (2007)
  • Author(s): Y. Nakamura, A. Aoki, H. Ito, O. Fujita
  • Organizer: 6th Asia-Pacific Conference on Combustion
  • Place of Presentation: Nagoya, Japan
• [Remarks]
  • URL: http://york-me.eng.hokudai.ac.jp
• [Remarks] 日本マイクログラビティ応用学会奨励賞「低圧火災をはじめとした燃焼挙動の諸因子の影響に関する一連の研究」(2008.11)
• [Remarks] 日本燃焼学会奨励賞「極限環境における火災基礎研究」(2008.12)
• [Remarks] 研究者の所属する研究室のサイト内で公開予定
  • URL: http://york-me.eng.hokudai.ac.jp/
• [Remarks] (研究者の所属する研究室のサイト内で公開予定)
  • URL: http://york-me.eng.hokudai.ac.jp/