2017 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation and Control of Flame-to-Wall Interaction through Thermal/Chemical Effects
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15H03927
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
鈴木 雄二 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (80222066)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
范 勇 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (40748662)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 燃焼 / 壁面効果 / 表面反応 / LIF / 冷炎 / 化学吸着 / weak flame |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，壁近傍の燃焼機構を，PLIF計測，ガス濃度計測および数値解析を用いて詳細に検討し，火炎と壁面の熱的・化学的な干渉効果の物理現象を明らかにし，それを制御することを目的としている．
最終年度は，まず，流れ方向に温度勾配を印加した石英流路（流路幅1.5mm）内に形成されるDMEのweak flameについて，GC-MSを用いたガス種計測と，冷炎の特徴的中間生成物質であるHCHOのLIF計測を行った．壁面材料としては，石英，SiC，SUS321，Inconelに加えて，Ni，Fe，Crの純金属を用いた．その結果，SiCは比較的大きな壁面活性を持っているにも関わらず，石英と同様の分布を示すこと，一方，SUS321，Inconelでは，HCHOが冷炎領域で大幅に減少し，燃料であるDMEがむしろ増大する特異的な分布を示すことが明らかになった．また，それに伴い，熱炎の位置が高温側にシフトし，火炎構造全体が壁面の化学的効果により大きな影響を受けることが明らかになった．この傾向はNi，Feでさらに顕著であり，SUS321を構成する金属のうち，Ni，Feの影響が大きいことが示唆された．
次に，新しい定常冷炎を実現する系として，加熱壁面に燃料と純酸素の混合気体の噴流を衝突させる系を提案した。一次元数値解析により、壁温が700K以上、歪み速度が242 s-1以下のとき、冷炎着火が保証される領域が現れることを明らかにした．そして、HCHO-LIFにより、一次元解析で冷炎の存在が予測される実験条件において，冷炎が安定化されることを明らかにした．そして、Ni壁面上で形成された冷炎は，SiO2表面の場合と比べ，HCHO濃度と火炎温度が低く，Ni壁面の化学的効果により低温酸化反応が阻害されていることを明らかにした．
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] Numerical Study and HCHO-PLIF Measurement of Wall-Stabilized Cool Flames2017
Author(s)
Lee, M., Fan, Y., Reuter, C. B., Ju, Y., and Suzuki, Y.,_
Organizer
11th Asia-Pacific Conference on Combustion (ASPACC), Sydney
Int'l Joint Research
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