2007 Fiscal Year Annual Research Report
圧力の影響を考慮した乱流火炎伝播機構の解明と乱流燃焼モデルの構築
| Project/Area Number |
18560204
|
|---|
| Research Institution | Kyushu University |
|---|
Principal Investigator |
北川 敏明 Kyushu University, 大学院・工学研究院, 教授 (40214788)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森吉 泰生 千葉大学大学院, 工学研究科, 准教授 (40230172)
|
|---|
| Keywords | 乱流火炎 / 燃焼速度 / 燃焼モデル / 火炎伸長 / 圧力 / シミュレーション / マークスタイン数 / エンジン |
|---|
| 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、平成18年度の水素、メタンおよびプロパンの気体燃料に引き続き、液体燃料であるイソオクタンについて、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、イソオクタンについても、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。したがって、これらのパラメーターにより、多様な燃料について燃焼のモデル化可能であることが明らかとなった。
さらにペクレ数を一定とした際の乱流燃焼速度は、カルロビッツ数により整理が可能であることを示した。この場合にも、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。この方法による整理を行った場合、水素では圧力の影響が現れるにもかかわらず。イソオクタンでは圧力の影響がほとんど現れないことが明らかとなった。なぜそのような結果となるのかは、はっきりとした原因を明らかにするまでには、本研究では至らなかった。
しかしながら、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、カルロビッツ数と、マークスタイン数による乱流燃焼モデルの構築を行った。そして、火炎伝播中の燃焼速度の変化のモデルを得た。
|
