2015 Fiscal Year Annual Research Report
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15H03924
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| Research Institution | Hirosaki University |
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Principal Investigator |
伊藤 昭彦 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (30127972)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鳥飼 宏之 弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (50431432)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 津波火災 / 液体燃料 / Sub-flash / 拡散火炎 / 燃え拡がり |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成27年度は，津波火災の基礎特性を明らかにするために静止燃料上での燃え拡がり実験と同時に津波火災実験用の水流風洞の製作を行った．液体燃料にはデカンを用いた．実験条件としては，液体燃料が水に浮遊した二相の状態と液体燃料のみの単相の状態を設定した．液体燃料の初期温度は40℃でSub-flash状態とし，初期燃料厚さは5-15mmの範囲で変化させた．実験動画から火炎伝播速度の測定を行い，火炎が伝播している時の液相中の流れの速度分布の測定をPIV法を用いて行い，更に液相中の温度境界層の厚みをシャドウグラフ法を用いて可視化して測定した．
その結果，液体燃料上を伝播する火炎の燃え拡がり速度が，単相と比較して２相の方が全ての燃料厚さで減少することが明らかとなった．更に，２相の燃え拡がりの場合の方が，液中に形成される渦構造の中心が，単相に比べて液面からより深い位置に形成されることがわかった．そのために，単相に比べて二相の方が，渦運動によってより液相中の深い位置まで火炎からの熱が輸送され，液中に形成されている温度境界層の厚みが増加していると考えられることがわかった．また，２相の燃え拡がりでは，水の層が燃え広がり方向と反対の方向に移動し，そして相中の渦中心は単相に比べて深くなる．他方，２相での燃え拡がりでの火炎先端前方への熱輸送の特性長は減少した．これは火炎前方の燃料への熱輸送量が減少したことを意味していると考えられる．以上の各現象が燃え拡がりに作用して，２相での燃え拡がり速度の方が単相に比べて減少させたと考えられる．
水流風洞については，流水上に燃料厚みを制御して液体燃料を浮遊させることに成功しており，平成２８年度から燃焼実験を行う予定である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
津波火災として検討すべき対象は，流水上に浮遊した液体燃料上での燃え拡がり現象であるが，その基礎的な検討として液体燃料と水が静止した状況で形成された２相上での燃え拡がり現象を詳細に検討することは重要である．特に，液体燃料のみの単相上で火炎が燃え拡がる現象と比較することで，従来の液体燃料上の燃え拡がり機構と津波火災での燃え拡がり機構との違いを明らかにするための重要な手がかりが得られる．そのため，平成２７年度は，静止状態での２相上の燃え拡がり現象について詳細に検討を行い，その燃え拡がり機構を解明するための各種測定を行った．実験及び測定は成功しており，液体燃料が静止した状態での２相上の燃え拡がり火炎現象の検討については順調に進展している．
また，水流に浮遊した液体燃料上の燃え拡がりについても，その現象を形成する水流風洞を完成させている．このように，次のステップへの準備も順調に進んでいる．
以上から，現在の本研究の進捗状況としては，おおむね順調に推移していると判断できる．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２８年度は，静止した水上に浮遊した液体燃料上の燃え拡がりにおける，液相内の各種特性長さ（温度境界層厚みや速度境界層厚みなど）の測定を行う．また同時に，水流中に浮遊した液体燃料上での燃え拡がり実験にも着手する．液体燃料の温度条件としてはSub-flash条件となる温度で実験を行う．
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