2010 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 北海道大学, 大学院・工学研究院, 教授 (10183930)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 祐二 北海道大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (50303657)
伊東 弘行 北海道大学, 大学院・工学研究院, 助教 (30372270)
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| Keywords | 燃焼 / 予混合火炎 / 音響振動 / 不安定現象 / レーザ / 乱流火炎 / 火炎曲率 / ルイス数 |
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| Research Abstract |
予混合火炎の曲率と不安定性の関係について、以下の2つの実験をH21に引き続いて実施した。
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、火炎の変形と管内音響振動の相互作用を調べた。
成果:昨年度の研究から、変形の生じた火炎は振動しながらその変形を増大させて行くことがわかっている。本年度の研究から、その変形がある臨界値を越えると音響振動場との相互作用により火炎先端に負の曲率(凹型形状)が現れることがわかった。この形状が一度生じると、引き続いて火炎先端が繰り返し折れ曲がる挙動が生じ火炎表面積が急激に増大する。これによって火炎伝播速度が爆発的に増大し激しい乱流挙動を生じる。次に、この負の曲率が現れる時間を乱流挙動への遷移遅れ時間と定義し、その時間をレーザ照射強度を変数として観察したところ、遷移に要する時間は特定のレーザ強度において極小値を持つことがわかった。すなわち、レーザ強度が一定値を越えると乱流挙動へ遷移しにくくなる。また、この遷移が生じるには、遷移直前の曲率が一定値以上を必要とし、曲率がこの値を超えないときは、乱流火炎への遷移は生じない。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たThe 33^<rd> International Symposium on Combustionにて発表したほか、2011年7月米国Irvineで行われる23rd ICDERSにて発表を行う。
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:火炎は、レーザを照射により任意の形状に制御することができることがわかった。また、火炎先端曲率が大きいほどLe<1の条件では、伝播速度が大きくなるという結果が得られた。
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[Presentation] Dynamic Behavior of Premixed Flame distorted by Laser Irradiation2010
Author(s)
Takagi, K., Park, J.S., Nakamura, Y., Ito, H., Fujita, O.
Organizer
33rd International Symposium on Combustion (Work-In Progress Poster Colloquium)
Place of Presentation
Tsinghua University, Beijin, China
Year and Date
2010-08-04
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