| 研究概要 |
本年度の研究では,パイロット火炎なしで乱流火炎を安定化できる二次元燃焼風洞を用いて同一流れ形態・流速条件下で組織構造に支配される二種の乱流拡散火炎を形成させ,燃料供給速度変動方式と平面スピーカ方式のニ系統の励起手法で音響的に卓越性の異なる火炎を安定化した.これらの火炎に対して温度変動および平均濃度分布などの燃焼特性の実験的測定を行い,基礎となる非燃焼場流れの流動特性と比較・検討した.これにより,流れと火炎の相互干渉過程に及ぼす音響励起の効果を把握し,燃焼制御および騒音低減の可能性を調べた.また,PIV法による非燃焼場と燃焼場の速度場の画像計測の可能性をも検討した.得られた結果は以下のようである.
(1)回転ミラーを用いたバイアス速度の付加により速度ベクトルの判別が可能となることを明らかにし,パターン認識・速度ベクトルの算出・誤ベクトルの除去と補間から成るPIV法のアルゴリズムを構築できた.これにより,逆流を伴う物体後流の画像計測も可能であることを示した.
(2)燃料供給速度変動方式と平面スピーカ方式の二種類の励起法ともに,流れ場に固有の組織構造の卓越性を増すことができるが,前者の励起方式の方が小さい音響入力で効果的な励起が得られることを可視化計測から明らかにした.
(3)励起強度の増加とともに組織構造火炎のスケールの均一化,火炎の局在化,燃焼領域の縮小がみられ,これにより反応促進による燃焼強度の増大と温度上昇が得られた.その結果,火炎中心領域下流でNOxとCO_2濃度は増加し,COとHC濃度は減少するが,組織構造火炎下流では,強い巻き込み作用に起因する冷却のためCOとHC濃度が増大する.しかし,NOx,CO,HCの排出総量は減少し,音響励起による顕著な排ガス浄化が伺われる.
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