2022 Fiscal Year Annual Research Report
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19K04246
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| Research Institution | Chubu University |
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Principal Investigator |
平沢 太郎 中部大学, 工学部, 教授 (30350987)
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2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 温度分布の制御方法 / 粒子加熱の制御方法 / 濃度分布の制御方法 / 雰囲気濃度の制御方法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，融合した 6 つのメタン微小拡散火炎において，燃料流および酸化剤流の流量条件による火炎形状の変化や，温度や濃度の分布の変化を主に数値解析により明らかにし，この融合した微小拡散火炎を火炎合成の反応場として制御する方法について検討を加えた．
融合した 6 つのメタン微小拡散火炎は，中央のノズルから噴出される空気流量によって，6つの融合した微小拡散火炎の内側に，いわば逆拡散火炎が形成され，その先端が火炎内で閉じている場合と，内側の火炎面が，融合した微小拡散火炎の内側を突き抜けて，全体としてトーラス形状の火炎面が形成される場合がある．このような火炎面の変化に際し，数値解析により得られた局所当量比が1となるの等値面は，火炎先端付近を除いて，実験結果のCH*発光に基づく火炎面とよく一致したことから，数値解析の妥当性が確認できた．この数値解析により粒子が通過する中心軸上の温度や粒子の加熱に関して次の点が明らかとなった．1）内側の火炎先端が閉じているとき，内側の火炎先端部で最高温度に達する．また，内側の火炎先端が閉じている限り，燃料流量の増減によって最高火炎温度はほとんど変化しない．2）内側の火炎先端が開くと，外側の火炎先端の高さで最高温度に達し，その最高温度は内側の火炎先端が閉じているさいよりも低下する．3）燃料流量が増加すると，加熱領域が広がる．4）内側の火炎先端が閉じる範囲で空気流量を増加させると，内側の火炎先端位置が上昇し，水素および一酸化炭素の領域は減少するが，水素および一酸化炭素の最高濃度は増加する．一方この際，メタン等の燃料ノズルから噴出された燃料の領域は減少し，最高濃度も減少する．
以上の研究成果より，粒子が通過する中心軸上において，最高温度，加熱時間，還元ガス領域と最大濃度を，燃料流および酸化剤流の流量条件により制御する方法を示すことができた．
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