2014 Fiscal Year Annual Research Report
レーザ計測による乱流火炎の構造解析と消炎機構の解明
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23560223
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
山本 和弘 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60283488)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2015-03-31
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| Keywords | 乱流火炎 / レーザ計測 / 消炎 / 火炎構造 / PLIF |
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| Outline of Annual Research Achievements |
乱流現象はコンピュータを用いた数値計算の進歩により詳細に調べることができるようになり，数多くの研究成果が報告されている．しかしその複雑性ゆえに非常に微細な時間・空間スケールを考慮しなければならず，計算負荷が非常に大きくなる．したがって，理論と数値計算に加えて実験による研究がやはり重要である．最近では，レーザ計測技術が発展してきていることから，PLIF（Planar Laser Induced Fluorescence，レーザ誘起蛍光法）やPIV（Particle Image Velocimetry，粒子画像流速計）などにより，火炎と流れの同時計測が可能となり，瞬時の乱流火炎構造や流れの詳細な検討ができるようになった．
我々は，旋回噴流燃焼器を用いて乱流予混合火炎の構造や流れ場について検討している．最終年度は，２次元の流れ場を可視化するPIVと瞬時の火炎面を求めるOH-PLIF法の同時計測を行い，局所消炎が起こる状況について詳しく検討した．その結果，以下のことが明らかとなった．
(1)主噴流の流速を大きくすると，火炎面に多くの凹凸が見られ，形状が複雑になる．また，主噴流の流速が大きいと乱れも大きくなる．
(2)火炎面の曲率は下流にいくと急激に減少する．また，乱れが大きいほど火炎面の凹凸が小さくなるため曲率は大きい．一方，当量比が小さいと火炎面の曲率は大きくなるが，未燃側と既燃側の曲率を比較した結果，未燃側に凸の曲率の方が既燃側に凸の曲率よりも小さい．
(3)火炎面におけるひずみ速度を求めたところ，負の値をとる頻度のほうが多い．また，当量比0.75の方が0.90に比べて大きなひずみ速度の大きさは増加する．一方，主噴流の流速が大きいほどひずみ速度の大きさも増加するが，局所消炎をとる条件においてひずみ速度の値が特に大きな負の値をとる．
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