レーザ応用画像計測による流速とスカラー量の2次元瞬時同時測定法の開発

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08555056
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 高城 敏美 大阪大学, 工学部, 教授 (40029096)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木下 進一 大阪大学, 工学部, 助手 (70263209) ; 小宮山 正治 大阪大学, 工学部, 講師 (40178372) ; 岡本 達幸 大阪大学, 工学部, 助教授 (40127204)
• Keywords: レ-リ散乱 / レーザ誘起蛍光 / 2次元温度・速度・OH濃度測定 / 乱流拡散火炎 / 火炎の伸長 / 歪み速度

Research Abstract

乱流燃焼場では流速と温度および成分濃度の変動と化学反応との相互干渉が火炎構造の変化や消炎を誘起する。その燃焼場の構造を解明するためには流速および温度,成分濃度の二次元分布の瞬時同時測定が肝要である。本研究ではダブルパルスNd:YAGレーザを用いた微少時間差の二回の瞬時レ-リ散乱画像から二次元速度分布を求めるレ-リ散乱画像流速測定法(RIV法)とパルス色素レーザを用いてOH分子を吸収励起するレーザ誘起蛍光法(OH-LIF法)を組み合わせ,乱流拡散火炎に対して瞬時同時2次元温度・速度ベクトル・OH濃度分布測定を行った。OH濃度はOH誘起蛍光強度と失活速度に関するデータベースに基づき定量的測定を行った。また,火炎面(OH最高濃度から求めた反応帯)に沿った歪み速度を速度ベクトルとOH濃度分布から求めた。測定した結果より以下の知見を得た。(1)火炎面が中心軸に対して内向きの傾きをもち,歪み速度が正の大きな値をもつ場合,火炎内の温度およびOH濃度が局所的に低下する傾向が認められた。一方,火炎内の温度およびOH濃度が局所的に高い場合,火炎は正の大きな歪み速度をもたない傾向がみられた。(2)半径方向外向きの対流により火炎面が外側に強く押し出される場合,半径方向OH濃度の最高値を示す位置は最高温度の位置に比較してかなり外側に偏る傾向がある。これらの分布は層流火炎の場合と比較するとかなり異なる。また,層流火炎と比較してかなり高いOH濃度が正の大きな歪み速度をもたない火炎内で観察された。

Research Products

• [Publications] Akira Miyafuji: "Simultaneous Neasurements of 2D Temperature and Velocity Profiles in Turbulent Diffusion Flames by Rayleigh Scattering" Proc.First Asia-Pacific Conference on Combustion(ASPACC97). 26-29 (1997)
• [Publications] 宮藤章: "Rayleigh・LIF法による乱流拡散火炎の瞬時2次元同時測定" 第35回燃焼シンポジウム講演論文集. 495-497 (1997)