2009 Fiscal Year Annual Research Report
レーザ加熱法を用いた火炎面曲率制御によるFlame Dynamicsの研究
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21360090
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
藤田 修 Hokkaido University, 大学院・工学研究科, 教授 (10183930)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 祐二 北海道大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (50303657)
伊東 弘行 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教 (30372270)
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| Keywords | 燃焼 / 予混合火炎 / ルイス数 / 不安定現象 / レーザ / 音響振動 / 火炎曲率 / 乱流火炎 |
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| Research Abstract |
予混合火炎の曲率と不安定性の関係を明らかにするため、計画に沿って以下の2つの実験を実施した。
実験(1)エチレン空気予混合気(Le<1)を内径50mm、長さ450mmの伝播管に封入し、その一端に火花点火を行った後、着火端側からCO_2レーザを照射し、その後に生じる火炎伝播現象の観察を行った。火炎の伝播方向は、下方伝播を採用した。
成果:伝播方向として下方伝播を採用することで、レーザ照射前の初期火炎を完全な平面火炎とすることに成功した。この平面火炎を活用することで、レーザ照射による火炎の初期変形が時間とともに成長し不安定化していく過程を克明に観察することに成功した。この結果によると、火炎面の未燃側に凸の変形(正の曲率)が生じると、(1)凸部が選択的に変形量を増大させる、(2)この変形が進展し先端曲率が特定の値に到達するといったん伝播が停止し曲率が回復、(3)再度先端曲率の増大が進展、というサイクルを繰り返すことがわかった。さらに、このサイクルを繰り返しながら火炎全体の変形が増大し、最終的に、火炎と管内の音響振動との相互作用により、乱流燃焼状態へ移行することがわかった。なお、この実験で得られた成果は、2010年8月に中国北京で開催されるThe 33^<rd> International Symposium on Combustion(採択済み)にて発表する。
実験(2)エチレン空気予混合気(Le<1)を一様流速で下方に噴出し平面火炎を形成する。その中心にCO_2レーザを照射した際の火炎の変形およびその後の不安定性進展の観察を行った。
成果:本年度は、主に装置制作が主要な内容であり、想定した実験が実施可能であることが確認された。火炎は、レーザを照射するとバーナへ近づく方向へ変形し、停止するとバーナから離れる。このとき、順方向の伝播は速度が速く、離れる方向の伝播は速度が遅くなることがわかった。
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Research Products
(6 results)
