2004 Fiscal Year Annual Research Report
高圧乱流燃焼場での分子選択拡散に起因する火炎面不安定性発生機構の解明
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15360113
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
城戸 裕之 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (50037959)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中島 健四郎 九州大学, 大学院・工学研究院, 助手 (60037869)
中原 真也 九州大学, 大学院・工学研究院, 助手 (20315112)
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| Keywords | 予混合乱流燃焼 / 局所燃焼速度 / 火炎形状 / 選択拡散効果 / 高圧燃焼 / レーザトモグラフ法 |
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| Research Abstract |
本年度は、まず広い当量比範囲(φ0.2〜2.0程度)の層流燃焼速度S_<L0>を揃えた水素混合気に対して、乱流燃焼速度S_Tの計測を行った。その結果、同一S_<L0>の混合気では、過濃領域では希薄領域で見られた乱れに伴う乱流燃焼促進が著しく減少することが明らかになった。一方、希薄領域においては希薄なほど乱れによりSTが増大する傾向を示すものの、φが0.5付近を境にそれより希薄側ではS_Tの増加率が著しく低下する傾向が観察された。
このφ0.5付近のS_T特性の変化のメカニズムを明らかにするために、レーザトモグラフ法による火炎構造の観測、選択拡散効果を考慮した乱流燃焼時の平均局所燃焼速度S_Lおよびマークスタイン数Maを算出した。得られた結果は、0.5付近のS_T特性の変化を裏付けるものであった。また、火炎断層写真の観測から、当量比0.5付近より希薄側で既燃ガス領域に鋭く凸な、また過濃な混合気では未燃混合気領域に鋭く凸な不安定な火炎面が存在することが明らかになった。
また、Pt/Pt10%Rhの熱電対を使用した火炎温度の計測には、少なくとも線径が50μmより微細である必要があることがわかった。
さらに、初期圧力P_0を0.1と0.05MPaとしたφ0.5と0.8の希薄水素混合気の局所火炎伝ぱ特性の計測をレーザトモグラフ法により実施した。その結果、P_0の増加とともに、層流場での火炎伝ぱ速度V_Fは減少する傾向が観察された。一方、乱流火炎のV_Fは、層流場でのV_Fを基準にした場合、P_0のV_Fは減少する傾向が観察された。一方、乱流火炎のV_Fは、層流場でのV_Fを基準にした場合、P_0の増加にともない増大する傾向にあり特に希薄なφ0.5で顕著であった。また火炎面形状の観測から、φによらずP_0の増大にともない火炎面の凹凸が微細化する傾向が観察された。さらに、MaはP_0の増大にともない低下する傾向を示した。今後、更に圧力が火炎面不安定性に与えるメカニズムを解明して行く。
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