2009 Fiscal Year Annual Research Report
変則十字火炎による超高温燃焼の実現と非平衡燃焼学の開拓
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21656056
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
中村 祐二 Hokkaido University, 大学院・工学研究科, 准教授 (50303657)
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| Keywords | 燃焼 / 高温燃焼 / 燃焼不安定 / 非平衡状態 / 火炎伸張 / 拡散火炎 |
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| Research Abstract |
対向流バーナの改良版である「変則十字火炎バーナ」により断熱温度を超える燃焼状態を断続的に持続可能な新燃焼法を提案し,実用的には超高温燃焼の制御に関する知見を深めると共に,学術的には超高温科学,非平衡燃焼学という新しい学術領域の開拓を目指す.ここで示す「変則十字火炎バーナ」とは,2対のスロットバーナを対向させたもので,互いに燃料と酸化剤を流すことでガス成分の界面を4つ(十字に)形成するものである.このバーナでは火炎は界面に沿って十字に形成されるが,縦・横・奥行きの3方向には火炎(=高温場が形成)されるので,それぞれの界面が交わる1点において断熱性の高い状況を作り出すことが可能である.
初年度である平成21年度においては,変則十字火炎バーナを設計・作成し,中心部の非平衡状態が実験的に得られるかどうかの検討を行った.その結果,逆拡散火炎モードにおいて不安定な燃焼挙動を観察することができたが,それを達成できる条件が極めて狭く,再現性を得ることが困難であることがわかった.その詳細を理解するためにFDS(汎用燃焼流解析ソフト)による数値計算にてパラメトリックスタディを行ったところ,不安定状態を作り出すための条件は極めて限られており,実験にて再現することが困難であることを指摘した.また,実験画像ならびに数値計算結果をまとめて,不安定状態が生じるメカニズムについて検討した.この成果は燃焼研究で最高峰の国際学会である国際燃焼シンポジウムに投稿し,良好な査読結果を得ている(最終的な採択の可否通知は4月上旬予定のためまだ未定).数値計算による結果から,バーナ噴出口の面積が現在のものでは不安定性を得るのに適さないことがわかった.そのため,再検討を加えたバーナシステムの製造を再発注し,現在その試験を実施している.次年度では不安定性を与える条件と達成可能な非平衡状態について定量的に検討を行う予定である.
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Research Products
(2 results)
