| 研究概要 |
瞬間断層写真から,希薄水素混合気の火炎形状に与える不活性ガスの影響を,乱れ強さと層流燃焼速度の比u'/S_<L0>が1.4及び2.8について検討した.その結果,u'/S_<L0>が増大しても火炎表面積はN_2に比べてArが同程度,Heが小さく,CO_2は若干高くなる傾向を示し,また火炎面の曲率半径は,N_2に比べArが同程度,Heが大きく,CO_2は小さくなる傾向を示し,また当量比に対する明確な依存性は見られなかった.
連続断層写真から,希薄水素混合気の局所燃焼速度に与える不活性ガスの影響を検討した.u'/S_<L0>が2.0で算出した換算局所火炎変位速度は,N_2に比べArは同程度,CO_2が若干低い値を,Heは著しく低い値を示し,また当量比が0.7より希薄及び過濃で低下する傾向を示した.一方,層流火炎から算出したマークスタイン数は,N_2は当量比0.5程度までは希薄化に伴い低下する傾向が見られるが,Ar及びCO_2にはその様な明確な傾向が観察できなかった.
静電探針を用いて,希薄メタン混合気に添加する不活性ガスがイオン電流特性に与える影響を層流および乱流火炎に対して調べた.その結果,N_2とArは同程度の特性を示し,CO_2は他と異なり乱流燃焼時に高いイオン電流値を示すなどの特性を示した.
以上に示した主な結果から,火炎形状に基づく燃焼促進に関して次ぎのような結論が言える.同一条件下では,局所火炎形状の凹凸の曲率半径が小さい混合気ほど,乱流燃焼速度が増加する傾向にある.燃料-酸素-不活性ガスの3成分で構成される希薄混合気を考えた場合,燃料には水素の様な酸素より分子量が小さな分子,不活性ガスにはCO_2の様な分子量が大きい分子を用いると,火炎の曲率半径を小さくできる.しかしながら,u'/S_<L0>が2.0程度までの乱れの弱い領域では,乱流燃焼速度に対する曲率半径の明確な影響は現れない.
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