| 研究概要 |
各種燃焼器の高効率化と低環境負荷化の実現は,近年問題となっている地球・都市環境問題の解決に必要不可欠である.多くの実用燃焼器内の流れは乱流状態にあるが,乱流燃焼機構には未解明な点が数多く残されており,乱流燃焼機構自体を効率良く制御することによる実用燃焼器の高効率・低環境負荷化を行う試みは殆ど行われていない.本研究では,.詳細化学反応機構を考慮に入れたグリッド・コンピュータによる直接数値計算(DNS)及び高解像度時系列粒子画像速度計(PIV)とOHラジカル及びCHラジカルの高時間分解能平面レーザ誘起蛍光法(PLIF)を組み合わせた光学計測を用いて乱流予混合火炎の階層構造を明らかにし,それらと以前の研究で明らかにした乱流火炎のマイクロ・スケール構造に基づく制御法を組み合わせることにより,高レイノルズ数乱流予混合火炎の制御法を構築することを目的とした.乱流予混合火炎の大規模DNSから,乱流の慣性小領域に対応するスケールにおける乱流予混合火炎の階層構造を明らかにし,それらの特性に基づいて乱流予混合火炎のラージ・エディ・シミュレーション(LES)のためのサブグリッド・スケール(SGS)乱流燃焼モデルを構築した.また,強乱流強度で乱流特性長さが小さな条件では,局所的な火炎要素の内部に化学反応に起因する階層構造が形成されることを明らかにした.さらに,デュアルプレーン時系列ステレオPIV,CH-OHPLIFとスレテオPIVの同時計測法及びCHラジカルのダブルパルスPLIF等の先端的な光学計測法を開発し,DNS結果との比較から乱流予混合火炎の階層構造を実験的に明らかにした.高レイノルズ数乱流予混合火炎の制御法を確立するために,光学計測を用いて受動的に制御を受けた旋回型乱流燃焼器の特性と燃焼騒音の関係を明らかにするとともに,半導体レーザ吸収分光法に基づく能動制御用センサーの開発を行った.
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