拡散燃焼の熱流体力学的不安定と乱れ生成・消滅に関する研究

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03452130
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 池上 詢 京都大学, 工学部, 教授 (70025914)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山根 浩二 京都大学, 工学部, 助手 (10210501) ; 塩路 昌宏 京都大学, 工学部, 助教授 (80135524)
• Keywords: 乱流拡散炎 / 乱れ渦構造 / レーザシート法 / 画像解析 / ガス流動分布 / 密度・圧力勾配作用

Research Abstract

本研究では乱流拡散燃焼を発熱を伴う界面と捉えて熱流体力学的不安定性の立場から乱れ生成を論じるとともに、十分発達した濃度・密度の不均一場における乱れの生成あるいは消滅の機構を明らかにする。
本年度は前年度までに行った、噴流および噴流火炎内の乱れ渦の挙動調査を引続き行うとともに、乱れの発生機構を実験的・理論的に解明するため以下の事項を実施した。
1.レーザシート法による乱れ渦可視化
Yagレーザをシート光源とする乱れ渦の瞬間断面像の可視化および連続発振Arイオンレーザを光源とする乱流遷移状況の高速度撮影を行い、乱れの発生、成長、消滅の推移を詳しく観察した。
2.速度計測
2重撮影画像および高速度写真を画像解析する方法について検討するとともに、乱れ場のガス流動分布測定に適用した。これらの測定結果より乱れの発生条件、生成波数を考察した。
3.乱れモデルによる検証
前年度に行った圧力勾配ー密度勾配のリンクにもとづく乱れ生成モデルを離散渦法による数値解析シミュレーションプログラムに組み込み、実験結果と比較することによりその妥当性を検証した。さらに、温度不均一場における乱れ生成、曲り流れにのって動く不均一密度混合気における乱れ生成と混合などについて理論的に検討を加えた。その結果、火炎面における大きな密度勾配と火炎面に対する燃料流のら旋状曲がり流れによる圧力勾配とが作用して火炎面を変形し、乱れ渦を発生することを明らかにした。さらに、この渦は比較的大きいスケールの空気飲込み渦に発達し、とくに密度勾配の大きい方がその後の燃焼および火炎面の変形を促進することを示した。

Research Products

• [Publications] 川那辺 洋: "拡散火炎面の変形に及ぼす圧力・密度勾配の作用" 第30回燃焼シンポジウム前刷集. 425-427 (1992)
• [Publications] M.Shioji: "Turbulent Eddies in a Jet Flame as Visualiged by a Laser Sheet Method" JSME Internationa Journal. 36-335. (1993)
• [Publications] M.Ikegami: "Turbulent Eddies in Gaseous Jet Diffusion Flames" 9th Symposium on Turbulent Shear Flows. (1993)