2018 Fiscal Year Annual Research Report
Laser image diagnostics of in-cylinder premixed flame dynamic behavior with variable swirl vane angle and its application to stable combustion improvement
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16K06115
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
小宮山 正治 岐阜大学, 工学部, 教授 (40178372)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西田 哲 岐阜大学, 大学院工学研究科, 准教授 (30377783)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 予混合火炎 / 非定常挙動 / スワール数 / 旋回羽根 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では円管内における周方向速度と火炎の動的挙動との関連性を明確にすることを目的として，流量を変化させることなく，燃焼器内部での旋回強さのみを制御するための出口角度が制御可能な小型スワラーを構築した．次に，出射側に光ファイバーによる光学系とコリメータを装着した連続発振レーザを設置し，受光側には高精細度高速度カメラを用いた管内時系列PIV計測のための光学系を構築した．空気比一定の条件で，旋回強さを時間的に変化させる時間特性を変え，その時の流れ場応答と火炎挙動との関連性を明らかにした．また，実用燃焼器では，管断面の形状が一様ではなく，形状が変化する場合の方が一般的である．管断面形状が変化する場合には，内部の流れが時間平均的に加速あるいは減速することになり，空間的な流動特性に影響を受けると考えられる．このため，テーパー円管（下流に向かって管径が広がるタイプ，狭まるタイプの2円管）を対象にして，未燃焼状態の内部流れおよび燃焼状態での火炎と内部の流れの非定常挙動に対して管内PIVによる火炎と混合流体の時系列速度分布計測とともに管内旋回流の特性分析を行った．未燃焼の場合には，管径が広がる円管では流れが出口に向かって軸方向速度が減速するために，渦が発生し，流れが不安定化する．一方では狭まる円管では軸方向速度が加速するために，渦が発生しにくく，流れは安定化する．燃焼する場合には管径が広がる円管では上流に向かって伝ぱする火炎先端付近の流れは未燃焼の場合とほぼ同じである．一方では狭まる円管では，火炎先端よりもかなり上流域まで逆流領域が発達していくことが認められた．この火炎先端に発生する逆流領域は未燃焼状態では見られなかった特性である．
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