2013 Fiscal Year Annual Research Report
管内旋回流を伴う希薄予混合火炎の時系列レーザ画像計測法の開発と火炎伝播特性の解明
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23360100
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
小宮山 正治 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40178372)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
武石 賢一郎 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (70379113)
小田 豊 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (50403150)
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| Project Period (FY) |
2011-11-18 – 2014-03-31
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| Keywords | 希薄予混合火炎 / 旋回流 / ステレオPIV / 火炎伝播 / 渦芯逆火 |
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| Research Abstract |
現在，環境適合・窒素酸化物低減の観点から希薄予混合火炎が工業用燃焼器に利用される場合が増加している．これは局所的高温領域の抑制が可能で，NOx低減効果が大きいためであるが，一方では伝播性のために逆火による燃焼器の損傷の危険性が生じ，安定した火炎状態を維持する燃焼法を確立することが重要となる．また，燃焼器管内では火炎安定化と空気・燃料流の混合促進のために旋回流をともなう．このことから，旋回流による渦崩壊や歳差運動が生じ，不安定な伝播挙動が火炎構造をより複雑にする．このため，管内旋回流下での予混合火炎の動的挙動を時系列レーザ応用画像計測から直接測定し，予混合火炎の管内伝播特性を解明することを本研究の目的とする．そこで，本年度はメタンを燃料とする希薄予混合火炎の非定常挙動を解析するために，2台の高細度高速度ビデオカメラを同時に用いて，ステレオ視による旋回流を伴う円筒管内を伝播する火炎面の形状，火炎先端付近の未燃焼ガスの流動，火炎面の挙動を時系列的に計測可能とし，その特性に関する考察を行った．旋回羽根の角度を変化できる旋回羽根を新たに構築し，流量を一定に保ちながら，スワール数のみを変化させることを可能とした．得られた結果は以下の通りである．(1)空気流量が増加すると，スワール数の変化に対する円管中心部の軸方向速度の変化が大きくなる．そのため空気流量が増加すると，スワール数の変化に対する逆火限界空気比の変化が大きくなる．(2)渦心が歪曲しない場合，周方向最大速度が局所的に変化することで，付近の流体塊の軸方向速度が変化し，渦心逆火に影響を与えている． (3)渦心が歪曲する場合，周方向最大速度が局所的に変化しても，付近の流体塊の軸方向速度が変化しにくい．また大きく歪曲する場合には火炎を後退させることがわかった．
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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