| 研究課題/領域番号 |
10750440
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| 研究種目 |
奨励研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
建築環境・設備
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| 研究機関 | 鳥取大学 |
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研究代表者 |
王 暁 鳥取大, 工学部, 助教授 (40251144)
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| 研究期間 (年度) |
1998 – 1999
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| 研究課題ステータス |
完了 (1999年度)
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| 配分額 *注記 |
1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
1999年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
1998年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
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| キーワード | 火災 / 乱流 / 境界層 / 浮力 / 熱放射 / 弱重力 / モデリング / 数値解析 |
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| 研究概要 |
1) 層流反応性境界層中の先端火炎の多重構造及び安定性 空気流が水平平板と平行して流れ、層流境界層ができる。平板表面(バーナ)より燃料を噴射させ境界層の中で空気と混合・反応し拡散火炎が形成した。反応発熱及び主流速度によって火炎の多重構造及び不安定性に及ばす影響を調べることを目的として数値解析を行った。反応発熱のある場合、負の渦度に挟まれ火炎面に沿う正の渦度域が見られ、これら正の渦度が下流側へ発達しながら速度overshoot及び火炎の不安定性をもたらしたと分かった。先端火炎の上流に循環流が現れ、熱及び化学成分が先端火炎より上流へ運ばれ、火炎の燃え広がりに起因したものと考えられる。
2) 鉛直平板境界層中の乱流拡散火炎 鉛直に置かれた可燃性平板表面に形成した乱流拡散火炎を対象にして数値計算の数学モデルを提案し、有限差分法を用いて二次元乱流境界層と燃焼の数値シミュレーションを行った。化学反応は発熱があり反応速度無限大の単段階不可逆総括化学反応モデルで、乱流挙動はk-ε乱流モデルで記述され、特に放射熱損失と浮力は研究対象に大きな影響を及ぼすため、その寄与をモデリングして考慮に入れた。数値計算で得られた鉛直平板上の乱流境界層における速度、温度、乱流エネルギ、化学成分、燃料噴出速度などの分布に基づき、反応性境界層の空気力学的な構造、主流レイノルズ数、浮力及び放射熱損失による境界層の発達と物質の混合・反応への影響を調べた。
3) 弱重力条件下の乱流壁火炎 地球と宇宙空間に往来する飛行器が必ず無重力と正常重力の間の弱重力空間を通過する。この弱重力状態の下で壁火災が発生するとき、燃え広がりと燃焼速度等を数値解析手段で調べた。放射熱及び浮力の影響を含むk-ε乱流モデルで鉛直に置かれた可燃性平板表面に形成した乱流拡散火炎を対象にして数値計算の数学モデルを提案し、有限差分法を用いて二次元乱流境界層と燃焼の数値シミュレーションを行った。壁面で気体燃料添加の質量流束が局所的な熱流束に比例すると仮定し、放射熱及び浮力の影響を含むk-ε乱流モデルを用いて複数の重力レベルに対して数値計算を行った。燃料添加速度は先端火炎付近にx^<-1/4>の法則で変化し、xの更なる増加を伴ってより早く減少したことが分かった。熱放射損失が増えれば、乱流運動エネルギ及び燃料添加速度が低下した。一方、重力加速度が減れば、速度のovershootが抑制され、乱流運動エネルギと燃料添加速度が共に小さくなった。
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