線状加熱における燃焼流場の解析方法に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12450401
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 冨田 康光 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30029251)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 橋本 聖史 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50183554) ; 大沢 直樹 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90252585)
• Keywords: 線状加熱 / 熱流動解析 / 衝突噴流火炎 / 乱流燃焼モデル / 火炎内温度分布 / レーザ誘起蛍光法

Research Abstract

線状加熱作業に伴う物理現象のうち、加熱ガス炎から鋼鈑までの熱移動を理論的に解析する手法の開発を目的とし、燃料酸素混合比に依存した乱流燃焼モデルを新たに考案し、これまでの研究で開発した衡突燃焼計算コードに組み込むことにより考案した燃焼モデルを用いた熱流場解析を可能とした。
昨年度実施した点加熱試験に対して熱流場解析を実施し、既存の燃焼モデルでは不十分であった火炎最高温度並びに低温部分の火炎形状なども実験結果と良好な一致を示すことを明らかにした。さらに、鋼鈑表面近傍での熱流場解析に低レイノズル数型k-εモデルを用いることにより鋼鈑内温度分布・時刻歴の推定が可能であることを明らかにした。
三菱重工業(株)長崎研究所所有のLIF計測装置を使用し、これまでに計測例の無い線状加熱時(トーチ移動速度2mm/sec〜10mm/sec)のガス温度並びに鋼鈑内部温度の時間的・空間的変化を精密に計測した。
計測結果より線状加熱時の火炎温度分布はトーチ移動速度が変化しても、ほぼ一定であることを初めて明らかにした。
以上の結果より、線状加熱時の燃焼流場の解析手法の提案が可能となった。

Research Products

• [Publications] Nobutaka Shinkai, Yasumitsu Tomita: "Experimental Study on Thermo-Flow Field During Gas Flame Heating"The Proceedings of the ISOPE2001. vol.IV. 595-601 (2001)
• [Publications] 澤村淳司, 冨田康光, 大沢直樹, 橋本聖史: "線状加熱における衝突噴流火炎場の燃焼解析法に関する研究"日本造船学会論文集. 190. 489-498 (2001)