2021 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis and modeling of particulate matter formation using premixed flame
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19H02080
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
北川 敏明 九州大学, 工学研究院, 教授 (40214788)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡邊 裕章 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (60371598)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 燃焼 / すす / 予混合火炎 / 火炎伸長 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，均質過濃混合気の燃焼により生成される粒子状物質(Particulate Matter, PM)であるすす生成について調べた．実験および数値シミュレーションによる解析から，予混合火炎においてがすす生成する過程を示すとともに，すす生成に火炎伸長が大きな影響を及ぼすことを明らかにするとともに，その影響が混合気の当量比により異なることも明らかにした．
研究代表者のこれまでの研究から，ルイス数が小さく火炎の不安定性が強く現れるイソオクタン-空気均質過濃予混合層流火炎では，この不安定性により生じる火炎のカスプ部においてすすは生成されていることを明らかにしている．
これを踏まえ，実験ではイソオクタン-空気均質過濃予混合層流火炎により生成される粒子状物質を，エアロゾルスペクトロメーターおよびレーザーエアロゾル粒径分析器によりサンプリング，分級し，当量比1.4，1.6，および，すす生成の臨界当量比付近である当量比1.8の混合気を用いた燃焼実験により解析した．そして，当量比1.4，1.6の場合に比べて，すす生成の臨界当量比付近である当量比1.8において非常に多くのすす粒子が生成されることを明らかにした．
また，数値シミュレーションでは，すすの核生成，凝集，表面成長，酸化のモデルを組み込んだすす数密度，質量密度の輸送方程式を解く数値シミュレーションを，当量比1.4，1.6，1.8の予混合層流火炎伝播について行った．その結果，不安定性によりセル状遷移した火炎のカスプ部においてすすが多く生成されるが，そこでは火炎伸長率が負の値となり火炎温度が低くなっており，それによりすすの核生成および表面成長が増加していることを明らかにした．
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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