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2015 年度 実績報告書

多次元多変量レーザ計測による乱流予混合火炎の構造解明とモデル化

研究課題

研究課題/領域番号 13J08425
研究機関東京工業大学

研究代表者

城地 文音  東京工業大学, 理工学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード乱流燃焼 / レーザ計測 / 予混合火炎 / 複合計測 / 熱工学 / 流体工学 / エネルギー効率化 / 乱流燃焼モデル
研究実績の概要

本研究では,複数化学種濃度と流体速度の時系列レーザ計測法により構築された世界最先端の多次元多変量時系列レーザ計測法を,実用燃焼器を模擬した各種燃焼器に適用し,高圧・高レイノルズ数乱流予混合火炎の構造を解明するとともに,種々の燃焼場に適用可能なLESのためのSGS燃焼モデルを構築・検証するため知見を得る事を目的としている.

平成26年度は,高強度乱流中に形成される部分予混合気の自着火及び火炎の不安定現象について検討を行うため,プラズマヒーターを用いて高温度・高レイノルズ数乱流条件下で燃料を噴射(Jet-in-Hot-Coflow,JHC)し,そこに形成される浮き上がり火炎を対象として多次元多変量レーザ計測を行った.時系列ステレオ粒子画像流速計(PIV)による速度計測結果からCo-flow中,強いせん断が生じる領域及び噴流中心における乱流強度,積分スケール等の乱流統計量を明らかにし,熱電対による温度計測と併せて,当該実験装置を用いることで実現可能な乱流及び温度条件とその同時再現性を明らかにした.時系列CH2O/OH同時平面レーザ誘起蛍光法(PLIF)計測法結果から,浮き上がり高さ(Lift-Off-Height,LOH)を算出し,JHC中に形成される浮き上がり火炎の安定機構は主に自着火現象であること,Co-flowの温度及び乱流強度が自着火特性に対して支配的な影響を持っていることを明らかにした.また,乱流混合を表す重要なスカラー量である,混合分率と温度の定量計測を行なうため,平面レイリー散乱計測とNO PLIFの同時計測法を開発している.

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] ダルムシュタット工科大学(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      ダルムシュタット工科大学
  • [雑誌論文] Towards Understanding of Comsunption Rate Characteristics of Turbulent Premixed Flames by High Repetition Rate PLIF and SPIV2016

    • 著者名/発表者名
      Ayane Johchi, Masayasu Shimura, Mamoru Tanahashi
    • 雑誌名

      Proceedings of the First Pacific Rim Thermal Engineering Conference

      巻: - ページ: -

  • [雑誌論文] A novel plasma heater for auto-ignition studies of turbulent non-premixed flows.2015

    • 著者名/発表者名
      Felix Eitel, Jhon Pareja, Dirk Geyer, Ayane Johchi, Florian Michel, Wolfgang Elsaesser, Andreas Dreizler
    • 雑誌名

      Experiments in Fluids

      巻: 56 ページ: 1-18

    • DOI

      10.1007/s00348-015-2059-7

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 0kHz CH-OH PLIF・ステレオPIV同時計測による乱流予混合火炎の局所燃焼速度に関する研究2015

    • 著者名/発表者名
      中吉嗣,城地文音,志村祐康,店橋護
    • 雑誌名

      第93期日本機械学会流体工学部門講演会講演論文集

      巻: - ページ: -

  • [学会発表] Towards Understanding of Comsunption Rate Characteristics of Turbulent Premixed Flames by High Repetition Rate PLIF and SPIV2016

    • 著者名/発表者名
      Ayane Johchi, Masayasu Shimura, Mamoru Tanahashi
    • 学会等名
      The First Pacific Rim Thermal Engineering Conference
    • 発表場所
      Waikoloa Beach Marriott Resort &Spa( Waikoloa, HI, USA)
    • 年月日
      2016-03-13 – 2016-03-17
    • 国際学会
  • [学会発表] 10kHz CH-OH PLIF・ステレオPIV同時計測による乱流予混合火炎の局所燃焼速度に関する研究2015

    • 著者名/発表者名
      中吉嗣,城地文音,志村祐康,店橋護
    • 学会等名
      第93期日本機械学会流体工学部門講演会
    • 発表場所
      東京理科大学(東京都葛飾区)
    • 年月日
      2015-11-07 – 2015-11-08

URL: 

公開日: 2016-12-27  

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