密閉燃焼室内伝播火炎の局所的燃焼速度と乱流特性のレーザーによる同時計測

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03452132
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 浜本 嘉輔 岡山大学, 工学部, 教授 (60025955)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉山 定見 岡山大学, 工学部, 助手 (80210780) ; 冨田 英二 岡山大学, 工学部, 助教授 (80155556)
• Keywords: 燃焼 / 予混合燃焼 / 燃焼速度 / 燃焼計測 / レーザ計測 / レーザ流速計 / 乱流計測 / レーザ干渉

Research Abstract

火炎に対する未燃焼混合気の相対的流入速度,すなわち燃焼速度は予混合燃焼を記述する上での重要なパラメータの一つである.本研究では,燃焼室内予混合気中の非定常伝播火炎について,圧力および局所的乱流特性と,その乱流によって影響される局所的火炎の乱流燃焼速度,さらに未燃焼混合気の温度変化を同時に測定し,相互の関係を明ららかにしうる方法を確立することを目的としている.
1.前年度の研究成果に基づいて,火炎伝播速度と未燃焼混合気流速との差として,燃焼速度を直接測定するとともに,LDAにて測定した未燃焼混合気流速を,デジタルフィルタにて計算処理することにより,平均流速と乱れ成分に分離して,乱流特性を求める方法について検討した.
2.乱流のカットオフ周波数をfcとして,〓t=1/(2fc)の時間区間データを,両方向バタワースデジタルフィルタ法により処理した.このようにすることにより,スペクトルの異なる2種類の乱流火炎の燃焼速度と乱流特性の関係を統一的に説明することができた.
3.密閉燃焼室では,火炎の伝播にしたがって未燃焼混合気の圧力,温度が上昇する.このような未燃焼混合気の状態変化を,レーザ干渉法により計測した.この方法は,機械的振動に対して非常に敏感であるが,ここでは,偏波面保存光ファイバおよびケスタプリズムで構成したマッハツェンダ光学系により,干渉計測を可能にした.測定結果から,未燃焼混合気温度はポリトロープ変化を仮定してもほぼ推定できることが明らかとなった.
4.定常乱流火炎や層流火炎では,燃焼速度と熱発生速度は比例するが,密閉燃焼室内で非定常に伝播する乱流火炎では,両者は比例せず,熱発生率は,燃焼素面の大きさにより決まることなどが明らかになった.

Research Products

• [Publications] 浜本 嘉輔: "予混合伝播火炎の燃焼速度計測" 日本機械学会関西支部第251回 講演会講演論文集. 924-5. 139-141 (1992)
• [Publications] 浜本 嘉輔: "レーザ干渉法による燃焼室内 未燃焼混合気温度の計測" 日本機械学会中国四国支部第31期 総会講演会講演概要集. (1993)
• [Publications] 浜本 嘉輔: "予混合伝播火炎の燃焼速度計測 (続報)" 日本機械学会関西支部第68期定時 総会講演会講演論文集. (1993)
• [Publications] 浜本 嘉輔: "密閉燃焼室内乱流予混合火炎" 日本機械学会論文集. 59(B). (1993)