| 研究概要 |
本研究は,乱流拡散火炎における非平衡過程について実験的・理論的に解析し,それらが乱れ生成および乱流混合に及ぼす作用を定量評価することによって燃焼制御の指針を示す.そのために,膨張加速と高粘度化の作用を実験的に調査し,それらを記述する理論の確立を目指して主に次の項目について研究を実施した.
(1)高粘度化に伴う混合阻害効果 相互相関PIVにより噴流火炎内のガス流動を計測し,とくに火炎帯近傍の流動および渦度の分布を測定した.得られた結果に基づいて火炎帯の変形および燃料-空気の乱流混合について検討し,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,同時に高粘度化のため乱れ渦はすばやく減衰することなどを示した.
(2)ガス流動の時間的・空間的解析 上記の相互相関PIVの手法を短時間で繰り返し実施し,各点の速度の時間変化を捉える方法を示すとともに,噴流火炎および非燃焼噴流内のガス流動計測に適用した.これのよって,平均流速,乱れ強度のみならず乱れの時間スケール等の統計量を求めることができた.
(3)バロクリニックトルクによる火炎面変形過程 乱れ渦生成および火炎面変形に及ぼす密度変化の作用を明らかにするために,流動および火炎面の変形を渦度輸送式を用いて計算し,乱れ渦生成過程に及ぼす密度変化,膨張および動粘度の作用を検討する.圧力勾配もしくは密度勾配が大きいほど火炎面は大きく変形を受けるとともに発熱が加速することを明らかにした.
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