2016 Fiscal Year Research-status Report
狭空間内燃え拡がりで観察される燃焼モードの遷移臨界条件の導出
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16K16365
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
松岡 常吉 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90633040)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 固体燃焼 / 燃え拡がり / 火災 / 酸素燃焼 / ホログラフィ干渉法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，狭い円筒内燃え拡がりの消炎限界近傍で起こる燃焼モードの遷移過程を詳細に観察し，そのメカニズムを解明することである．目的達成のため，（１）円筒内で観察された現象を平行平板間の系において再現，（２）曲率の影響の把握，（３）遷移過程の可視化の順序で研究を実施する．初年度は（１）および（２），ならびに（３）の準備として予備実験とホログラフィ干渉計の構築を行った．
数mm程度の円筒内部を燃え拡がる火炎，特に固体の溶融部に潜り込んだ火炎を観察するのは，試料自体のレンズ効果のため困難である．観察を可能にするため，円筒内で起きる現象を平行平板間の燃え拡がりにおいて再現することを試みた．まずは流路高さを調整可能な風洞を用いて実験を行い，円筒の結果と比較することで曲率の影響について検討した．酸化剤の平均流速が消炎限界よりも十分遅い条件では，両者の燃え拡がり速度が火炎先端位置での酸化剤流速により整理できること，流路形状が異なっても固相の熱的厚さはそれほど変わらないことが明らかとなった．これらの結果から流路の曲率の影響は主に流れの変化として現れることが分かった．また，消炎限界近傍において，平行平板間の燃え拡がりであっても固体表面が激しく溶融しながら燃え拡がる燃焼モードが存在することを確認した．さらに特定の条件では，火炎が流れ方向に対して前後にずれて燃え拡がることが示された．
（３）の準備として，流路高さを2mmとして燃焼中に酸化剤流速を急激に変化させる実験を行ったところ，酸化剤中の酸素濃度によって遷移時の火炎挙動が異なる結果が得られた．この結果は遷移機構が当初の予想とは異なる可能性もあることを示唆しており，今後の検討課題である．また，予定していた直接観察に加え，遷移過程をより詳細に調べるために固相内の温度分布を計測可能なホログラフィ干渉計を用いることにしたため，その構築も行った．
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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
初年度の達成目標であった，円筒内で見られた現象を平行平板間の燃え拡がりにおいて再現することと曲率の影響を明らかにすることについては完了しており，また燃焼モードの遷移過程の可視化に向けた予備検討も始めていることから，おおむね当初計画通りに研究が進展していると考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度に実施した予備実験から，燃焼モードの遷移とその後の保炎に至るメカニズムが当初の予想とは異なる可能性を示唆する結果が得られているものの，この実験では遷移を起こすタイミングを完全には制御できていなかった．そこで次年度は，まず酸化剤流速をより精密に制御することが出来るよう実験装置の流量制御システムを改良し，予備実験結果の再現性について検証する．それと並行して流路内の火炎を拡大観察することができる光学系を導入し，遷移過程における火炎の挙動を詳細に調べるとともに，ホログラフィ干渉計を用いて火炎先端近傍の温度分布を計測する．最終的に実験で得られた画像および温度データについて解析し，遷移が起こるメカニズムについて検討する．
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| Causes of Carryover |
実験装置の整備にあたり流量制御に必要な物品の一部については，現有のものを流用することができた．そのため，それらの購入にかかる予算を持ち越すこととした．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
初年度に実施した予備実験の結果から，実験装置，特に流量制御系についてはさらなる改良が必要であることが分かった．持ち越した分はそのために必要な物品の購入にあてることとしたい．
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