| 研究概要 |
乱流燃焼場では流速やスカラー量(温度、化学種濃度)が空間的に不均一かつ時間的に変動し、これらの特性が火炎構造を支配する。このため、その乱流火炎の構造を基礎的に解明し、合理的な乱流火炎モデルを構築するためには、渦の挙動と火炎の相互干渉を実験的かつ解析的に分析することが求められる。このため、燃料流を音響励起させることにより,制御可能な大規模渦を伴う噴流拡散火炎を対象にレーリ散乱法とレーザ誘起蛍光法を組み合わせ瞬時2次元温度・OH濃度分布同時測定とPIV法による流速測定を行い、火炎内における大規模渦と火炎との干渉挙動を観測することを可能とし、以下の結果を得た。
(1)燃料流に大きな速度変動(振幅)を与えた場合、渦円周部側面において大きな温度低下と、その温度低下と対応したOH濃度の局所的な低下がみられ、火炎反応帯が途切れる場合が認められた。
(2)燃料流に与える速度変動(振幅)をさらに大きくした場合、渦円周部側面および渦後流において火炎反応帯が途切れ、渦内部に新たな火炎反応帯が形成され、渦内外に火炎反応帯がエッジフレームの形で存在するような火炎が形成されることが確認された。反応帯が途切れる原因としては、渦の流動によって主噴流内に高温の燃焼ガスが巻き込まれ、時間とともにその高温燃焼ガスが消散し、渦後流部への燃料ガスの供給が阻害され、局所的燃料不足が生じるためと考えられる。この反応帯が途切れた後に形成される火炎のエッジ部には燃料不足および空気不足が生じていると考えられる。
(3)この非定常噴流拡散火炎に対してPIV法により2次元流速測定を行い、数値シミュレーションのためのデータベースの構築を行った。
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