| 研究概要 |
燃焼の基礎研究として火炎に対する自然対流の影響を調べるために,地球上よりも大きな重力加速度を人工的に作り出せる遠心式の加速装置(最大15G)を用いて様々な大きさの重力場において火炎形態を調べた.平成8年度では,重力の大きさと燃料の噴出速度を大きく変えて,火炎形態を分類するとともに,火炎の浮き上がりや吹き消えなどの火炎安定性の特性を詳細に調べた.これにより主に以下の結果を得た.
(1)火炎形態の分類および燃料噴出ノズル内流れと火炎形態の関連
燃料としてメタンとプロパンを用い,重力場の大きさが火炎形態に与える影響を調べた結果,それぞれの燃料でほぼ同様の燃焼パターンが観察された.特に,通常重力場では見られない,安定な層流火炎で火炎リフトを伴った火炎形態が観察された.また,燃料の噴出レイノルズ数と火炎形態を比較した結果,通常重力場ではノズル内流れが乱流化すると火炎も乱流火炎に移行したが,過重力場ではノズル内流れが層流でも火炎が乱流化することが確認された.これは,ノズル内流れの状態だけでなく,自然対流が火炎形態に強く影響することを示している.
(2)気流中での燃焼特性との比較
過重力場の燃焼では,火炎の形成に伴って自然対流が強くなり,火炎の安定性が悪化することが予備実験で判明している.このような安定性の悪化のメカニズムをより詳細に検討するために,気流中での火炎の安定性を調べ,過重力場の結果と比較検討した.その結果,気流速度の増大に伴う火炎形態や火炎長さの変化が重力場の大きさを増大させた場合と類似していることがわかった.
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