2013 Fiscal Year Annual Research Report
対向乱流場を用いた予混合拡散複合燃焼の局所消炎とその回復機構の実験的解明
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23560242
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| Research Institution | Shibaura Institute of Technology |
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Principal Investigator |
矢作 裕司 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (60265973)
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| Keywords | 燃焼 / 消炎 / 対向流 |
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| Research Abstract |
実用燃焼器内の燃焼現象は、均質燃焼よりバルク的に超希薄燃焼が可能な非均質燃焼場を多く採用している．そこでは、強い乱れと急な温度勾配により、局所的に火炎が消炎し、燃焼効率や排出物特性を悪化させる要因となることが指摘されている．そのような非定常非均質燃焼場における時空間微分微細構造モデルとして対向流場を提案し、学術的な基盤研究として実験的に詳細な検討を加えた．非均質燃料濃度の乱流燃焼を対向流場で実験的に再現する利点は，乱れと反応物組成を上下の２つのバーナーで独立に可変できる点，レーザー計測が有利に行える点などである．対向流場の非均質燃料濃度の乱流火炎に対して，全体消炎クライテリアについての検討，局所消炎とその回復機構モードの分析，局所消炎機構の解明を行った結果，以下の点が明らかになった．希薄複合火炎の消炎限界は2つの領域に分類できることが明らかとなった．一方は拡散火炎側の燃料濃度(χU)の増加による希薄予混合火炎側の当量比(φL)の減少率が一定な拡散火炎支配領域であり，他方はχUが増加するほどφLの減少率が増加する希薄予混合火炎支配領域である．上記の2つの領域に分けられる原因は，希薄予混合火炎と拡散火炎の間の熱的な補完関係の変化である．局所消炎回復機構については，拡散火炎側に乱流を添加した条件に比べて，希薄予混合火炎側に乱流を添加した条件の方が局所消炎から回復する確率が高い．特に，希薄予混合火炎支配領域ではその傾向が顕著であり，希薄予混合火炎側に乱れを加えた条件では，拡散火炎支配領域に比べて約5倍の確率で局所消炎から回復する．以上結果から、Passive mode，Active mode，Blow off modeの3つの局所消炎からの回復機構が存在する可能性がある．
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