| 研究概要 |
本研究では,拡散燃焼過程中の乱流特性のより詳細な解明を目指し,前年度に実施した拡散燃焼系固有の非平衡過程と生成に関する理論的検討を継続するとともに,噴流火炎による確認・評価,および実用燃焼場への適用を考慮して次のことを行った.
(1)密度変化のある二次元噴流の安定性解析 噴流火炎の乱れ発生条件を理論的に検討するために,噴流境界が高温となる二次元の流れ場および密度場を対象として流れの安定性解析を行った.そのため,密度変化を考慮した線型安定方程式を導出して固有値問題を数値計算により解いた結果,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攪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ある位置よりも噴流軸側にあることがわかった.さらに,安定方程式中の密度変化項の影響を調べることによって,密度勾配と流れの相互作用により不安定となる攪乱のスケールが小さくなり,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が明らかになった.
(2)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.
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