| Research Abstract |
層流燃焼速度が異なる,あるいは,燃料濃度によるマークスタイン数の変化の特性が異なるなど,さまざまな異なる燃焼特性を有する燃料を対象とし,高圧下の雰囲気にも適用可能なユニバーサルな乱流燃焼モデルを構築するために,まず,水素,メタンおよびプロパンの気体燃料について,燃焼実験を行った.これにより層流燃焼速度,マークスタイン数,乱流燃焼速度を得た.そして,これまでに得られていた知見として乱流燃焼速度と火炎伸長を受けていないときの層流燃焼速度の比が,乱流レイノルズ数,乱れ強さと層流燃焼速度の比,および,マークスタイン数に依存するが,このうちの乱流レイノルズ数とマークスタイン数を,乱流レイノルズ数とルイス数を組み合わせたひとつのパラメーターに簡略化できることを明らかにした.また,これらのパラメーターにより,燃焼特性のかなり異なる水素とメタンおよびプロパンが,同様にモデル化可能であることも明らかとなった.
さらにカルロビッツ数による乱流燃焼速度の整理も可能であることを示した.いずれにせよ,火炎伸長により熱-拡散効果が現れ,燃焼速度が変化していることが,明らかとなった.
また,海外共同研究者であるSheppard(Leeds大学)により,研究代表者の北川の装置とは異なる乱れのスケールを有する乱流場での燃焼実験が行われ,燃焼速度の比較検討がなされた.その結果,乱れ強さが同一であっても乱れのスケールが小さい方が,乱流燃焼速度が大きく,乱れのスケールの影響も乱流モデルには考慮する必要があることが明らかとなった.
さらに,いかなる条件においても,混合気圧力は重要なパラメーターであり,圧力の変化を考慮したレイノルズ数,あるいは,マークスタイン数が乱流燃焼モデルには不可欠であることが明らかとなった.
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