レーザー蛍光法による燃焼反応速度の測定とそのストキャスティック・モデリング

• Project/Area Number: 63627007
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 小森 悟 九州大学, 工学部, 助教授 (60127082)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮嵜 武 国立公害研究所, 大気環境部, 研究員 (50142097) ; 植田 洋匡 国立公害研究所, 大気環境部, 室長 (70026186) ; 天田 次雄 九州大学, 工学部, 助手 (10180093) ; 村上 泰弘 九州大学, 工学部, 教授 (00037730)
• Project Period (FY): 1988
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1988)
• Budget Amount: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 1988: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: 反応乱流 / ストキャスティックモデル / 燃焼 / レーザ蛍光法

Research Abstract

本研究の目的は燃焼・化学反応に及ぼす乱流混合の効果を燃焼・反応機構と乱流拡散機構の両面から解明することにある。本年度は、急速二次反応を伴う乱流混合現象を実験、理論の両面から明らかにすることを試み、以下に示す知見を得た。
1.二粒子モデルと呼ばれるラグラジアン・ストキャスティックモデルを二次反応を伴う一様乱流場に適用し、時間平均反応速度を評価することを試みた。その結果、反応速度は、乱流レイノルズ数、シュミット数、ダムケラー数、反応物の初期濃度比をパラメータとし、混合時間の経過と共に増加することが明らかになった。特に早い反応の場合には、混合界面に生成物が存在し、これが逆に化学反応の進行を抑制することがわかり、この抑制効果を打ち消し、反応を進行させるには、せん断力を与えればよいことが明確に示された。
2.液相乱流場で二成分の瞬間濃度の測定法をレーザ蛍光・散乱法を用いて完成させ、化学反応機構に最も影響を与える乱流混合の機構を明らかにすることを試みた。この測定方法では、乱流の最小渦スケールであるコルモゴロフスケールよりも小さな空間分解能で二成分の瞬間濃度が測定できることが明らかになった。
今後の研究ではラグランジアン・ストキャスティックモデルを燃焼のある場に適用し、燃焼速度の評価を行なうことが必要である。また、実験的には、化学反応のある乱流場で瞬間濃度を測定する方法をレーザ蛍光法を用いて完成させ、反応速度の正確な測定を行なうことが必要である。

Research Products

• [Publications] Satoru Komori: Physics of Fluids. 1. 349-352 (1989)