| 研究概要 |
燃焼器内で見られる乱流火炎は伸長する流れ場に形成されるため,乱流燃焼を解明する上で伸長火炎の研究は重要な課題である.実際の乱流場においては広範囲の周波数成分を持つ渦が存在し,火炎はこの渦構造により非定常的な伸長を受けるものと考えられる.このような観点から,本研究では非定常火炎として周期的な伸長を受ける火炎を考え,その瞬時の火炎構造と挙動を数値解析により明らかにすることが目的である.
本研究では,既に開発している火炎を鋭く捕捉するための高解像度スキームと解適合格子を用いた高精度計算手法を非定常火炎の解析に拡張した.計算には差分法を用いた.この計算手法を周期的伸長を受ける対向流拡散火炎に適用し,火炎に及ぼす非定常性の影響を調べ,燃焼と消炎に対する火炎の周波数応答性に関し以下の知見を得た.
1.低周波数域では火炎は準定常状態にあるが,高周波では時間的変化に追随できなくなり火炎の振幅は減衰する.
2.定常状態の消炎伸長率を越える大きな伸長率を有限時間受けると消炎する.
3.特定の低周波では部分的な消炎が生じるが,再着火が起こるため消炎が遅れる.さらに周波数が高くなると,完全に消炎が抑制される.
4.特定の低周波数では火炎の最高温度の時間応答が平均値に対して非対称な分布を示す.
以上の研究結果を踏まえて次年度では,実際の乱流火炎に近い状況として,種々の周波数成分を重ね合わせた伸長を受ける非定常火炎について解析を行い,その火炎の周波数応答性に着目して,単一の周波数による伸長火炎との比較を行う.
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