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2006 年度 研究成果報告書概要

燃焼により誘起されるボルテックス・ブレイクダウン現象の解明

研究課題

研究課題/領域番号 16360106
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 熱工学
研究機関広島大学

研究代表者

石塚 悟  広島大学, 大学院工学研究科, 教授 (70129162)

研究分担者 西田 恵哉  広島大学, 大学院工学研究科, 助教授 (90156076)
張 玉銀  東京電機大学, 工学部, 講師 (20335706)
研究期間 (年度) 2004 – 2006
キーワードボルテックス・ブレイクダウン / 火炎伝播 / 火炎速度 / 渦 / イメージインテンシファイア / PIV / 回転流 / 渦核
研究概要

本研究では、燃焼により誘起されるボルテックス・ブレイクダウン現象について、PIVと光増幅光学装置付き高速度ビデオカメラの同時測定を行い,その詳細を実験的に調べた.渦としては渦輪を用い,大気圧下での実験と密閉容器内での実験の二つに分けて系統的に行った.
大気圧下での実験では,特に厳密に火炎速度と最大周速度の関係左求め,火炎速度は概ね最大周速度に等しいがものの,最大周速度の増加に伴い火炎直径は減少し,渦核直径より小さくなると,火炎速度が最大周速度を下回るようになること,火炎先端には渦芯に沿って軸速度が誘起され,その速度は最大周速度にほぼ等しいこと,を明らかにした.また,渦核の直径が,火炎が到達する以前から徐々に増加し,火炎通過後は理論混合気で2倍程度増加すること,また,それに伴って最大周速度は減少すること,なども明らかになった.
一方,内燃機関など実用燃焼器に供するための基礎的知見を得ることを目的に密閉容器内で渦輪の燃焼を行い,渦輪の燃焼を用いると,渦輪を用いない場合に比べ,点火から最大圧力に達するまでの時間が短縮され,かつまた,その最大到達圧力も定容燃焼の理論値に近づくこと,初期圧が高くなっても,浮力による火炎伝播の阻害にうち勝って,渦芯に沿って火炎が円滑に移動し,燃焼速度の遅い希薄混合気でも最大圧力に達するまでの時間が一定に制御できること,まだ,その最大到達圧力も定容燃焼の理論値に近づけることができること,などが明らかになった.
以上,本研究により,渦という流体力学的な要素を用いて,内燃機関の燃焼の高速化・高出力化を図ったり,円滑な火炎移動操作により異常燃焼であるノッキングを抑制したりするなどの可能性があるこどが裏付けられた.

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2007 2006 2005 2004

すべて 雑誌論文 (14件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Flame Propagation in Vortices, Propagation Velocity along a Vortex Core2007

    • 著者名/発表者名
      ISHIZUKA, Satoru
    • 雑誌名

      "Combustion Phenomena : Selected Mechanisms of Flame Formation, Propagation and Extinction," Eds. Jozef Jarosinski,& Bernard Veyssiere, Taylor and Francis, Chap. 4

      ページ: 4.4

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] PIVと高速度ビデオカメラの同期測定による渦輪内火炎伝播現象の解明(第二報)2006

    • 著者名/発表者名
      合田茂生
    • 雑誌名

      第44回燃焼シンポジウム講演論文集

      ページ: 400-401

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] 渦輪による密閉容器内燃焼の高速化(第四報)2006

    • 著者名/発表者名
      城野寛
    • 雑誌名

      第44回燃焼シンポジウム講演論文集

      ページ: 402-403

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Experimental Evidence for the Axial Flow Induced by Combustion-Triggered Vortex Breakdown2006

    • 著者名/発表者名
      S.Ishizuka
    • 雑誌名

      Abstracts of Work-In-Progress Posters, Thirty-first International Symposium on Combustion

      ページ: 414

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Investigation of Flame Propagation in a Vortex ring by Simultaneous Measurements of a PIV System and a High Speed Video Camera (2^<nd> Report)2006

    • 著者名/発表者名
      GOUDA, Shigeo, JOUNO, Hiroshi, ZHANG, Yuyin, ISHIZUKA, Satoru
    • 雑誌名

      Proceedings of the Forty-Fourth Symposium (Japanese) on Combustion

      ページ: 400-401

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Enhancement of Combustion in a Closed Vessel with a Vortex Ring (4th Report)2006

    • 著者名/発表者名
      GOUDA, Shigeo, JOUNO, Hiroshi, ZHANG, Yuyin, ISHIZUKA, Satoru
    • 雑誌名

      Proceedings of the Forty-Fourth Symposium (Japanese) on Combustion

      ページ: 402-403

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Experimental Evidence for the Axial Flow Induced by Combustion Triggered Vortex Breakdown2006

    • 著者名/発表者名
      ISHIZUKA, Satoru, GOUDA, Shigeo, KANZAKI, Shogo, ZHANG, Yuyin
    • 雑誌名

      Abstracts on Work-In-Progress Posters, Thirty-First International Symposium of Combustion

      ページ: 414

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] PIVと高速度ビデオカメラの同期測定による渦輪内火炎伝播現象の解明2005

    • 著者名/発表者名
      合田茂生
    • 雑誌名

      第43回燃焼シンポジウム講演論文集

      ページ: 382-383

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] 渦輪による密閉容器内燃焼の高速化(第三報)2005

    • 著者名/発表者名
      神先省吾
    • 雑誌名

      第43回燃焼シンポジウム講演論文集

      ページ: 380-381

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Combustion Induced Vortex Breakdown2005

    • 著者名/発表者名
      ISHIZUKA, Satoru
    • 雑誌名

      Abstracts Proceedings of JSPS-CNRS Joint Seminar on Direct Numerical Simulation and Analytical Experiments for Constructing Detail Turbulent-Combustion Model

      ページ: 15-16

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Enhancement of Combustion in a Closed Vessel with a Vortex Ring (3^<rd> Report)2005

    • 著者名/発表者名
      KANZAKI, Shogo, GOUDA, Shigeo, ZHANG, Yuyin, ISHIZUKA, Satoru
    • 雑誌名

      Proceedings of the Forty-Third Symposium (Japanese) on Combustion

      ページ: 380-381

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Investigation of Flame Propagation in a Vortex ring by Simultaneous Measurements of a PIV System and a High Speed Video Camera2005

    • 著者名/発表者名
      GOUDA, Shigeo, KANZAKI, Shogo, ZHANG, Yuyin, ISHIZUKA, Satoru
    • 雑誌名

      Proceedings of the Forty-Third Symposium (Japanese) on Combustion

      ページ: 382-380

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] 渦輪による密閉容器内燃焼の高速化(第二報)2004

    • 著者名/発表者名
      神先省吾
    • 雑誌名

      第42回燃焼シンポジウム講演論文集

      ページ: 463-464

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Enhancement of Combustion in a Closed Vessel with a Vortex Ring (2^<nd> Report)2004

    • 著者名/発表者名
      KANZAKI, Shogo, KIDA, Kouhei, ZHANG, Yuyin, ISHIZUKA, Satoru
    • 雑誌名

      Proceedings of the Forty-Second Symposium (Japanese) on Combustion

      ページ: 463-464

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [図書] Combustion Phenomena : Selected Mechanisms of Flame Formation, Propagation and Extinction2007

    • 著者名/発表者名
      Satoru Ishizuka
    • 出版者
      Flame Propagation in Vortices. Propagation Velocity along a Vortex Core(印刷中)
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より

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公開日: 2008-05-27  

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