高速で噴出する拡散火炎(バックドラフト時の火炎)の性状の計測とモデリング

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22310105
• Research Institution: Tokyo University of Science, Suwa
• Principal Investigator: 須川 修身 諏訪東京理科大学, システム工学部, 教授 (60162856)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 今村 友彦 諏訪東京理科大学, システム工学部, 助教 (50450664)
• Keywords: 火災 / バックドラフト / 噴出時火災 / 乱流拡散火災 / 火災性状 / 物理モデル / 噴出角度 / 液体燃料

Research Abstract

本研究は、(1)高速噴出火炎を発生させる実験装置の開発と火炎発生手法の確立及び(2)高速噴出火炎性状の計測を目的として研究を行った。
(1) 「高速で噴出火炎を発生させる装置は、液体燃料(高分子炭化水素系燃料やアルコール類)及びガス燃料(プロパンガス)が1台でどちらも使用できる設計とした。この機器は、燃料を不活性ガスで押し出す構造となっており、押し出す不活性ガスの圧力とノズル径の組合せによって噴出流量が調節可能とした。
(2) 高速噴出火炎性状の計測では、燃料をイソパラフィン系ソルベント、ノズル径を0.6mmとした。火炎形状(火炎高さ)を計測するため、フレーム速度300fpsのカメラにて火炎を撮影した。さらに赤外サーモカメラにて火炎及び火炎周囲の熱画像を取得した。火炎の周囲温度をK型熱電対(0.32mm)にて41点、熱流束を12点計測した。噴射ノズル位置を基準とし、水平方向へ3m、高さ5mの範囲を計測した。噴出方向は鉛直上方とした。その結果、火炎の噴出時間が1秒以上であれば、火炎はほぼ棒状に形成され、その高さは噴射時間毎に依存せず、発熱速度毎にほぼ一定であった。火炎高さは、Q*>10^6の範囲でも、無地点数R_Mの値が0.1よりも小さい場合は、火炎高さはQ*^2/5に比例して高くなった。火源中心軸に沿った温度減衰は、McCaffreyの関係式と比較すると、温度減衰の開始点がz/Q^2/5=0.15～0.20付近となり、McCaffreyよりも遠くなった。しかし、温度減衰が始まると、温度は距離に対してMcCaffreyの関係式よりも急速に低下した。

Research Products

• [Journal Article] Flame Height of a Turbulent Diffusion Jet Flame with a Comparatively High Initial Discharging Velocity (2011)
  • Author(s): Imamura, T., Sugawa, O., Kamiya, K., Oka, Y., Suzuki, T., Yamamoto, Y.
  • Journal Title: Journal of Fire Science and Technology Volume: 29(印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Flame Behavior and Thermal Properties of a Jet Flame with a High Initial Discharging Velocity (2011)
  • Author(s): Imamura, T., Sugawa, O., Kamiya, K., Oka, Y., Suzuki, T., Yamamoto, Y.
  • Journal Title: Proceedings of 8th Asia-Oceania Symposium on Fire Science and Technology Volume: (CD-ROM)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Flame Behavior and Thermal Properties of a Jet Flame with a High Initial Discharging Velocity (2010)
  • Author(s): Imamura, T., Sugawa, O., Kamiya, K., Oka, Y., Suzuki, T., Yamamoto, Y.
  • Organizer: 8th Asia-Oceania Symposium on Fire Safety Technology (AOSFST)
  • Place of Presentation: Rydges on Swanston Hotel, Melbourne, Australia
  • Year and Date: 2010-12-09
• [Presentation] 比較的大きな初速度をもつ噴出時火炎の性状 その1実験概要 (2010)
  • Author(s): 須川修身、今村友彦、上矢恭子、鈴木俊光、山本豊
  • Organizer: 平成22年度 日本火災学会研究発表会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2010-05-18
• [Presentation] 比較的大きな初速度をもつ噴出時火炎の性状 その2実験結果及び考察 (2010)
  • Author(s): 今村友彦、須川修身、上矢恭子、鈴木俊光、山本豊
  • Organizer: 平成22年度 日本火災学会研究発表会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2010-05-18