2001 Fiscal Year Annual Research Report
乱流予混合火炎のマイクロ・スケール構造の解明と制御
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12305015
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
宮内 敏雄 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (50016664)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小酒 秀範 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (50225413)
店橋 護 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (40242276)
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| Keywords | 乱流燃焼 / 予混合火災 / マイクロ・スケール構造 / 直接数値計算 / レーザ計測 |
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| Research Abstract |
近年の地球・都市環境問題を解決するには,高効率・低環境負荷燃焼器を開発する必要がある.地球規模の環境問題である地球温暖化を抑制するには,主要因である二酸化炭素の排出量を削減する必要があり,都市環境を保全するには窒素酸化物等の環境汚染物質の排出量を低減する必要がある.多くの実用燃焼器内の流れは乱流状態にあるが,乱流燃焼機構には未解明な点が数多く残されており,従来乱流燃焼機構自体を制御する試みはほとんど行われていない.そこで本研究では,詳細化学反応機構を考慮に入れた乱流予混合火炎の直接数値計算(DNS)と粒子画像流速計(PIV)及び平面レーザ誘起蛍光法(PLIF)を組み合わせたレーザ計測を用いて乱流予混合火炎のマイクロ・スケール構造を明らかにし,それらに基づく乱流燃焼制御法を構築することを目的としている.本年度は,詳細化学反応機構を用いた水素・空気及びメタン・空気乱流予混合火炎のDNSによる乱流予混合火炎のマイクロ・スケール構造に対する乱流特性量の影響と回転乱流中での予混合火炎の伝播特性の解明及びリアルタイムPIVの開発PLFによるCH濃度計測法の確立に重点をおいて研究を行った.その結果詳細化学反応機構を用いた水素・空気及びメタン・空気乱流予混合火炎のDNS結果から,従来未解明であったwell-stirred reactorの燃焼条件における局所火炎構造と回転乱流中を伝播する乱流予混合火炎の火炎構造と乱流のコヒーレント微細渦の関係を明らかにした.また300Hz以上の高時間分解能でPIV計測が可能であることを明らかにするとともに,当量比の異なる層流火炎及び非定常火炎においてPLIFによるCH濃度計測を行い,DNS結果との比較からPLIFによるCH濃度計測を用いて乱流予混合火炎の局所火炎構造を計測可能であることを明らかにした.
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[Publications] T.Miyauchi, M.Tanahashi, Y.Li: "Sound Generation in Chemically Reacting Mixing Layers"Smart Control of Turbulent Combustion. 28-38 (2001)
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[Publications] M.Tanahashi, Y.Ito, M.Fujimura, T.Miyauchi: "Local Flame Structure in Hydrogen-Air Turbulent Premixed Flames"IUTAM Symposium on Turbulent Mixing and Combustion. 102-103 (2001)
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[Publications] M.Tanahashi, Y.Ito, Y.Yu, T.Miyauchi: "The Structure of Hydrogen-Air Premixed Flames in High-Intensity and Small-Scale Turbulence"Proc. 3rd Asia-Pacific Conference on Combustion. 75-78 (2001)
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[Publications] Y.Li, M.Tanahashi, T.Miyauchi: "Sound Generation in Compressible Mixing Layers"JSME International Journal. 44B・4. 505-512 (2001)
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[Publications] 店橋護, 伊藤喜和, 宮内敏雄: "高乱流強度水素・空気予混合火炎の三次元構造"第39回燃焼シンポジウム講演論文集. 21-22 (2001)
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[Publications] 店橋護, 斎藤敏彦, 伊藤喜手, 宮内敏雄: "乱流予混合火炎の火炎構造に対する燃料種および乱流強度の影響"第39回燃焼シンポジウム講演論文集. 23-24 (2001)
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[Publications] 宮内敏雄, 店橋護(分担): "燃焼の数値計算,日本機械学会編"丸善. 262 (2001)
