乱流拡散燃焼過程における可視長波長域発光現象と燃焼生成物

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02209201
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 伊藤 献一 北海道大学, 工学部, 教授 (80001163)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田住 正弘 北海道大学, 工学部, 助手 (30197363) ; 藤田 修 北海道大学, 工学部, 助教授 (10183930)
• Keywords: 乱流燃焼 / 拡散燃焼 / 燃焼機構 / 火炎色 / 画像処理 / 一酸化炭素 / 窒素酸化物 / レ-ザ-誘起螢光法

Research Abstract

燃料吹き出しを伴うブラフボディ後流拡散火炎を対象として、せん断層に形成される渦火炎の構造を、可視波長域発光現象および従来からの手法である温度変動、イオン電流変動、シュリ-レン写真撮影、ガス成分濃度分布測結果に基づいて、明らかにした。また、レ-ザ-誘起螢光法により、乱流火炎中のホルムアルデヒド濃度の非接触測定について検討した。これらの結果、以下のような成果が得られた。
(1)せん断層に形成される火炎は明確な渦構造を有し、この構造は組織的かつ連続的にあらわれる。
(2)この渦火炎においては、高温の燃焼ガスが過濃混合気を抱き込むようにしながら層状の渦構造を形成し、燃焼はこの渦内へ向かうような形で進行し最終的には均質な燃焼生成物の塊となる。
(3)この均質化の過程において、渦内での独立した燃焼が進行するために周囲に酸素が存在していても局所的に不完全燃焼が生じることになる。とくに下流域においては、混合気の選択拡散の影響となり過濃燃焼となりやすく、不完全燃焼が生じやすい。これは、酸素過剰な条件における一酸化炭素の生成機構の一つであるとともに、濃淡燃焼によるNOxの抑制につながるものである。
(4)火炎発光現象に基づく画像処理によって上記の濃淡燃焼の状況をとらえることができた。とくに、渦火炎の内部あるいは燃焼場の下流域において火炎の当量比が高くなる傾向にあることが確認できた。
(5)レ-ザ-誘起螢光法により乱流火炎内のホルムアルデヒド濃度分布が測定できる可能性が示された。とくに、燃焼場が混合律速場であるか反応律速場であるかの違いをとらえることが可能であることが示された。

Research Products

• [Publications] 伊藤 献一: "火炎色の定量的表現とその応用(X,Y,Z表色系色度座標の導入)" 日本機械学会論文集B. 56. 304-309 (1990)
• [Publications] 伊藤 献一: "Structure of Diffusion Wake Flame Behind a BluffーBody" Proc.of Int.Conference on Mechanism of NonーUniform Combustion.55-64 (1990)