| 研究概要 |
本研究では,拡散燃焼過程中の乱れ生成のより詳細な解明を目指し,主に以下の研究を実施した.
(1)圧力-密度勾配による渦度生成と火炎面変形 バ-クシューマン火炎の燃料流中に縦渦が生じた場合の渦度および濃度分布の変化を渦度輸送方程式によって計算し,火炎面変形に及ぼす圧力-密度勾配の作用を調べた.その結果,この作用によって火炎面近傍に渦対が生じて火炎面が変形し,発熱が増すために膨張流が生じてさらに渦対が強められること,それに伴って火炎面が引き延ばされ火炎面を横切る燃料流束の総量が増大することなど,反応と流動の相互作用について明らかにした.
(2)拡散火炎の安定性解析 密度変化を考慮した運動方程式を基礎として微小変動に対する線形安定式を導き,それによって二次元噴流拡散火炎を模擬した流れの安定性を解析した.とくに乱れが増幅・減衰する条件を調べた結果,噴流境界の温度上昇に伴って流れは安定となり,高いレイノルズ数で小さなスケールの撹乱でないと増幅しないこと,流れは蛇行して乱れはじめ,渦度の最大値は最高温度の位置よりも軸側にあること,密度勾配と流れの相互作用により撹乱のスケールが小さくなると同時に,粘性消散の局所的な増加により安定限界のレイノルズ数が高くなることなどを明らかにした.
(3)噴流火炎内の発熱が流動と混合に及ぼす作用 相互相関PIVを用いてメタン噴流火炎内のガス流動を計測し,非燃焼噴流と比較することによって燃焼の作用について検討した.そのため,周囲気体もシ-ドすることによって火炎帯近傍の流動,空気導入の状況,火炎帯の変形および燃料-空気の乱流混合などを詳細に調べた.とくに,渦度分布の測定結果に基づいて,火炎帯のすぐ内側には正負の高い渦度が分布して反応物を内部に引き込むが,同時に層流化が生じて乱れ渦はすばやく減衰することなどガス流動に及ぼす燃焼の作用を示した.
|
