| 研究概要 |
燃焼負荷率が極めて大きい高圧雰囲気における乱流予混合火炎につて,乱れによる燃焼の促進と抑制の機構を解明することを目的として,連続燃焼が可能な高圧容器内にバ-ナ火炎を安定化させた.対向乱流火炎の安定化のための第一段階として,対向流バ-ナの片側ノズルを用いブンゼン型バ-ナ火炎として実験を行った.より小型のノズルバ-ナによって層流燃焼実験も行った.混合気としてメタン-空気混合気を用い,大気圧から10気圧まで雰囲気圧力を変化させて実験を行った.実験内容と知見を以下に示す.
(1)角度法により求めた層流燃焼速度は従来から知られているように圧力の-2.5乗に比例し,連続燃焼実験装置とバ-ナ火炎による実験法の有用性,妥当性が確認された.
(2)乱流燃焼バ-ナにおいて空気流に対する流れの乱流特性を熱線風速計によって測定した結果,平均流速を一定として雰囲気圧力を増大させた場合の乱れのエネルギースペクトルは,高周波成分の低下が鈍くなり,より小さい乱れの持つエネルギーが相対的に大きくなることが確認された.
(3)混合気に二酸化珪素微粒子を混入させた乱流火炎にアルゴンイオンレーザのシート光を照射させたトモグラフィー像をCCDカメラにより撮影した.これを画像解析して平均火炎面位置を求め,面積法により乱流燃焼速度と雰囲気圧力との関係を求めた.その結果,乱流燃焼速度は混合気の乱れ強さばかりでなく,雰囲気圧力にも大きく依存することが判明した.その依存性は,従来の乱流レイノルズ数を用いても合理的に整理できず,乱流燃焼に対する雰囲気圧力の影響に関する研究の重要性が確認された.
(4)トモグラフィーおよびシュリーレン像を高速度ビデオにより撮影,観察した結果,雰囲気圧力の増大と共に火炎面の変形は鋭く,かつ凹凸のスケールは小さくなり,大気圧火炎とその様相が大きく異なってろくることが明らかとなった.
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