化学種・すすの空間分布計測による非定常拡散噴霧火炎の機構の解明

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08455109
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Doshisha University
• Principal Investigator: 藤本 元 同志社大学, 工学部, 教授 (90051630)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 河合 英直 滋賀県立大学, 工学部, 助手 (90275173) ; 千田 二郎 同志社大学, 工学部, 助教授 (30226691)
• Keywords: 拡散噴霧火炎 / すす / 窒素酸化物 / 流動解析 / レーザ誘起蛍光法 / レーザ赤熱法 / レーザ弾性散乱法

Research Abstract

本研究は非定常拡散噴霧火炎の機構解明を目的とし,場の単純化と新しい計測法の適用により以下の様な成果が得られた.
蒸発機構の無視できる非定常ガス噴流の高速度撮影画像を流動解析システムを用いて解析することにより,本噴流は組織的な大規模渦構造の成長発達が,その拡散混合機構の主な要因であることが明らかになった.さらに,火炎の輝度むらにこの手法を応用し,非定常拡散火炎内の速度,乱れ,渦度分布などが得られた.
非定常拡散噴霧火炎における燃焼現象の化学的解析に必要となる化学種[OH]の空間分布の計測法を確立するために,単純で高い再現性が得られる予混合燃焼場において,レーザ誘起蛍光法による化学種濃度分布の二次元計測法を確立した.本計測法を用いることにより,これまで困難であった火炎内の温度分布を同時に計測することが可能となり,燃焼現象のより詳細な解析が可能となる.さらに,この計測手法は複雑な非定常拡散噴霧火災に適用することも可能であり,その燃焼機構の解明に大きな成果をもたらすことが期待できる.
非定常拡散噴霧火炎中における化学種[NO]の生成を数値的に予測するには,非定常拡散噴霧火炎と周囲流体との拡散混合の影響が無視できない.そこで,拡散燃焼に近い形態を取り得る予混合気の自着火現象において生成される[NO]を数値的に算出した.その結果,拡大Zeldovich機構のみでは十分な予測が困難であり,拡散燃焼場での[NO]生成計算にはプロンプトNOを考慮した反応動力学計算の必要性が明らかになった.
また,実際の場に近い直噴式可視化ディーゼル機関ではレーザ赤熱法とレーザ弾性散乱法を適用してすすの空間・時間分布を,副室式可視化ディーゼル機関の副室と主室の二色法を用いた火炎温度・相対すす濃度,発光法による[OH]の同様の分布を得た.

Research Products

• [Publications] Hajime Fujimoto: "Soot Visualization in Diesel Flame by Means of Optical Methods." Proceedings of the ILASS-Korea Annual Meeting. 197-202 (1996)
• [Publications] Hajime Fujimoto: "Modeling of Diesel Spray Impinging on Flat Wall" JSME International Journal. 39・4. 859-866 (1996)
• [Publications] 藤本元: "非定常ガス拡散火炎の性状" 日本機械学会論文集. 63・605. 311-316 (1997)