乱流燃焼素過程の解明

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12450088
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 高城 敏美 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40029096)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木下 進一 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (70263209) ; 小宮山 正治 大阪大学, 大学院・工学研究科, 講師 (40178372) ; 岡本 達幸 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (40127204)
• Keywords: 乱流火炎素過程 / 局所消炎現象 / 火炎伸長 / 対向流拡散火炎 / 火炎と渦の干渉 / レーザー計測

Research Abstract

乱流火炎の素過程である局所歪を伴う火炎の微視的構造と動的挙動を,条件を制御した定常および非定常火炎における温度,化学種濃度2次元同時計測および可視化に基づく実験と直接数値計算によって調べ,局所消炎現象,火炎の曲率と選択拡散との関連性,火炎面の伸張と圧縮の影響等の過程とその機構の解明ならびに予測の基礎を確立し,これによって乱流火炎の構造の理解と数値予測モデルのための基礎を確立することを目的とする.
次の実験と数値解析を行い,火炎の微視的構造と動的挙動を明らかにした.
(1)対向流平面火炎に定常および非定常の歪(正または負の曲率,正または負の伸張率)を付加できる火炎を形成し,火炎に付加する正負の伸張率,曲率の正負,非定常性を変化させた火炎について,それらの影響による火炎温度の低下や上昇,局所消炎の特性をレーザシートのレーリ散乱による2次元温度分布計測により明らかにした.
(2)同軸噴流火炎の燃料側または空気側に音響励起による流速変動を与え,大スケールの規則的な渦を伴う火炎を形成し,レーリ散乱およびレーザ誘起蛍光による温度およびOH濃度の2次元分布計測により渦と火炎の干渉とくに渦による火炎の局所消炎現象の観測と特性を系統的に調べた.
(3)(1), (2)の実験に対応する火炎について,素反応動力学と多成分拡散に基づく直接数値解析を行い,火炎伸張率と火炎温度や局所消炎の関連性の実験結果と比較し,火炎と流れの干渉効果を解析した.とくに局所的に伸張率が大きくなっても必ずしも消炎が生じないことなど,伸張率による消炎以外に渦による燃料または酸化剤不足による消炎などの存在も指摘した.

Research Products

• [Publications] Liqun Mao: "Lifting Mechanism of Inverse Diffusion Flames"The 28th International Symposium on Combustion, Work-in-Progress. (2000)
• [Publications] Masaharu Komiyama: "On the Structure and Local Extinction Affected by the Preferential Diffusion in a Flame Interacted with a Large Vortex"The 28th International Symposium on Combustion, Work-in-Progress. (2000)
• [Publications] Ryoji Kawabe: "Measurements of Two-dimensional Temperature, OH Concentration and Velocity in Diffusion Flames Interacted with Large Scale Vortex"Proc.of the 4th JSME/KSME Thermal Engineerin Joint Conference. 2. 13-18 (2000)
• [Publications] Shinichi Kinoshita: "Numerical Analysis on the Effects of Interaction between Diffusion Flame and Vortex"Proc.of the 4th JSME/KSME Thermal Engineerin Joint Conference. 2. 19-22 (2000)
• [Publications] Yuichi Suenaga: "Transient Structure and Characteristics of Negatively Strained Diffusion Flame"Proc. of the 4th JSME/KSME Thermal Engineerin Joint Conference. 2. 41-46 (2000)
• [Publications] 木下進一: "大規模渦の干渉を受ける噴流拡散火炎構造の数値解析"第38回燃焼シンポジウム. 211-212 (2000)
• [Publications] 川辺亮二: "大規模渦と干渉する拡散火炎のレーザ画像計測による構造解析"第38回燃焼シンポジウム. 17-18 (2000)
• [Publications] 繁本吉広: "拡散火炎の吹き飛び機構に関する数値解析"第38回燃焼シンポジウム. 51-52 (2000)
• [Publications] 末永裕一: "伸張を制御した拡散火炎基部構造の解析"第38回燃焼シンポジウム. 225-226 (2000)
• [Publications] 吉田憲司: "局所歪を伴う拡散火炎に関する研究(第4報,伸張・圧縮を伴う火炎の構造と特性)"日本機械学会論文集(B編). 67-658. 1516-1522 (2001)
• [Publications] Masaharu Komiyama: "Measurements by Rayleigh Scattering and LIF in Diffusion Flames Interacted with Large Scale Vortices"Proc.of the 3rd Asia-Pacific Conference on Combustion. 409-412 (2001)
• [Publications] Toshimi Takagi: "Numerical Simulation of the Dynamic Behavior of Diffusion Flames"Proc.of the 1st Taiwan-Japan Workshop on Mechanical and Aerospace Engineering. 2. 599-605 (2001)
• [Publications] 林 昭憲: "大規模渦と干渉する拡散火炎のレーザ画像計測による構造解析(第2報)"第39回燃焼シンポジウム. 187-188 (2001)
• [Publications] 中島勇夫: "伸張を制御した拡散火炎基部構造と燃焼速度に関する数値解析"第39回燃焼シンポジウム. 35-36 (2001)