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2019 年度 実績報告書

狭流路内を燃え拡がる火炎の不安定性:臨界条件と動的挙動の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K13967
研究機関豊橋技術科学大学

研究代表者

松岡 常吉  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90633040)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
キーワード火災 / 燃焼 / 燃え拡がり / 消炎 / 非対称
研究実績の概要

本研究は,可燃性固体で挟まれた狭い空間内を燃え拡がる火炎が流れ方向に対して非対称となるメカニズムを明らかにするため,固体の代わりに気体燃料を用いて単純化した系において現象の支配パラメータを明らかにすることを目的として実施したものである.2018年度は,向かい合ったバーナーから酸化剤流に直交して燃料が供給される風洞装置を開発し,固体の場合と同様に両側に形成された火炎が対称または非対称となる場合があることを確認した.また,火炎が相互に振動する場合があることも明らかとなった.
2019年度は開発した装置を用いて,それぞれの燃焼状態が現れる条件範囲を特定することを試みた.燃料は前年度同様,窒素希釈したメタン,酸化剤は空気とし,流路壁面の温度が所定の温度となったときの状態を比較対象とした.燃料流速と燃料濃度を一定とし,酸化剤流速および流路幅をパラメータとして変化させて実験を行った.各条件における火炎状態を整理した結果,消炎限界(吹き飛び限界)から遠い条件では火炎は対称となり,消炎限界に近い条件では火炎は非対称となることが分かった.また,本年度の実験では振動火炎は確認できなかった.この理由はまだ不明であるが,前年度の実験で振動火炎が観察されたのはバーナーからの燃料流速にムラがあったからで,これが本年度実施した分解整備によって改善されたために観察できなくなった可能性がある.
2018年度に構築した数値シミュレーションモデルを用いて,パラメータの影響について追加検討した.その結果,ダムケラー数とルイス数によって決まる条件範囲において火炎が非対称となることを示した.このことから,火炎が対称となるか非対称となるかは火炎先端での局所消炎と安定性により決まることが示唆された.

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2019

すべて 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [学会発表] 狭流路内に形成された対向火炎に関するパラメトリックスタディ2019

    • 著者名/発表者名
      松岡常吉, 佐藤駿, 安田大晃, 桑名一徳, 中村祐二
    • 学会等名
      第57回燃焼シンポジウム
  • [学会発表] 並行流中での薄い円形固体上の燃え拡がりにおける分裂挙動2019

    • 著者名/発表者名
      増田雅士, 溝口哲也, 松岡常吉, 桑名一徳, 中村祐二
    • 学会等名
      第57回燃焼シンポジウム
  • [学会発表] 直交流中に向かい合って形成された拡散火炎の形状と挙動に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤駿, 松岡常吉, 安田大晃, 中村祐二
    • 学会等名
      日本機械学会熱工学コンファレンス2019
  • [学会発表] 薄い固体の燃焼時に現れるフィンガリングパターンの評価2019

    • 著者名/発表者名
      松岡常吉, 増田雅士, 溝口哲也, 桑名一徳, 中村祐二
    • 学会等名
      日本機械学会熱工学コンファレンス2019
  • [学会発表] 熱的に厚い固体の有炎フィンガリングの支配パラメータに関する検討2019

    • 著者名/発表者名
      松岡常吉, 増田雅士, 吉政彰泰, 中村祐二
    • 学会等名
      日本実験力学会2019年度年次講演会
  • [学会発表] Combustion Instability and Pattern Formation of Flame Spread2019

    • 著者名/発表者名
      Tsuneyoshi Matsuoka
    • 学会等名
      Special Seminar on Combustion and Fire Sciences
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2021-01-27  

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