2019 Fiscal Year Annual Research Report
Instability of flame spread in narrow channel: critical condition and dynamic behavior
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18K13967
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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), 准教授 (90633040)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 火災 / 燃焼 / 燃え拡がり / 消炎 / 非対称 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，可燃性固体で挟まれた狭い空間内を燃え拡がる火炎が流れ方向に対して非対称となるメカニズムを明らかにするため，固体の代わりに気体燃料を用いて単純化した系において現象の支配パラメータを明らかにすることを目的として実施したものである．2018年度は，向かい合ったバーナーから酸化剤流に直交して燃料が供給される風洞装置を開発し，固体の場合と同様に両側に形成された火炎が対称または非対称となる場合があることを確認した．また，火炎が相互に振動する場合があることも明らかとなった．
2019年度は開発した装置を用いて，それぞれの燃焼状態が現れる条件範囲を特定することを試みた．燃料は前年度同様，窒素希釈したメタン，酸化剤は空気とし，流路壁面の温度が所定の温度となったときの状態を比較対象とした．燃料流速と燃料濃度を一定とし，酸化剤流速および流路幅をパラメータとして変化させて実験を行った．各条件における火炎状態を整理した結果，消炎限界（吹き飛び限界）から遠い条件では火炎は対称となり，消炎限界に近い条件では火炎は非対称となることが分かった．また，本年度の実験では振動火炎は確認できなかった．この理由はまだ不明であるが，前年度の実験で振動火炎が観察されたのはバーナーからの燃料流速にムラがあったからで，これが本年度実施した分解整備によって改善されたために観察できなくなった可能性がある．
2018年度に構築した数値シミュレーションモデルを用いて，パラメータの影響について追加検討した．その結果，ダムケラー数とルイス数によって決まる条件範囲において火炎が非対称となることを示した．このことから，火炎が対称となるか非対称となるかは火炎先端での局所消炎と安定性により決まることが示唆された．
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