2005 Fiscal Year Annual Research Report
高解像時系列光学計測とグリッドDNSによる乱流予混合火炎の階層構造の解明
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15206023
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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) |
店橋 護 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (40242276)
小酒 英範 東京工業大学, 大学院理工学研究科, 助教授 (50225413)
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| Keywords | 乱流燃焼 / 予混合火炎 / 階層構造 / レーザ計測 / 時系列計測 / 直接数値計算 / グリッド・コンピューティング |
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| Research Abstract |
各種燃焼器の高効率化と低環境負荷化の実現は,近年問題となっている地球・都市環境問題の解決に必要不可欠である.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,乱流燃焼機構自体を効率良く制御することによる実用燃焼器の高効率・低環境負荷化を行う試みは殆ど行われていない.本研究では,詳細化学反応機構を考慮に入れたグリッド・コンピュータによる直接数値計算(DNS)及び高解像度時系列粒子画像速度計(PIV)とOHラジカル及びCHラジカルの高時間分解能平面レーザ誘起蛍光法(PLIF)を組み合わせた光学計測を用いて乱流予混合火炎の階層構造を明らかにし,それらと以前の研究で明らかにした乱流火炎のマイクロ・スケール構造に基づく制御法を組み合わせることにより,高レイノルズ数乱流予混合火炎の制御法を構築することを目的としている.平成17年度は,昨年度までに明らかにした乱流予混合火炎の階層構造とコヒーレント微細渦による乱流火炎のマイクロ・スケール構造との関係を用いて,乱流予混合火炎のLarge Eddy Simulation(LES)のための高精度乱流燃焼モデルの構築に重点を置いて研究を行った.DNSによる数値的研究では,昨年度までに行ったDNS結果を用いて,乱流予混合火炎のサブグリッドスケール(SGS)特性を明らかにし,従来のSGS燃焼モデルの検証を行った.また,昨年度までの研究で明らかにした乱流予混合火炎の階層構造を用いて新しいSGS燃焼モデルを構築した.実験的研究では,前年度までに確立されたダブルパルスCH-PLIF計測と組合せて,乱流中の火炎面の移動速度及び流体速度の直接同時計測法を確立するために,これまでに構築した高精度時系列ステレオPIV計測法のデュアルプレーン化を行い,乱流場における速度3成分,速度勾配9成分の時系列計測法を確立した.
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