|
火災旋風発生時の火炎の性質および被害予測に関する知見を得る目的で、理論解析、小規模実験、数値流体計算、過去の火災旋風事例の調査、風洞を用いた火災実験を行った。
火災旋風が発生すると火炎高さが増大する理由を検討するため、理論解析を行い、旋回流がある場合の軸対称拡散火炎の形状を解析的に求めた。その結果、旋回流の存在により火炎形状が変化し、燃料への熱流入が増加することにより、燃料供給速度が増大することが火炎高さの増大機構であると示された(ここでの解析結果によると、火炎高さは燃料供給速度に比例する。比例係数は旋回流の存在および大きさに依存しない)。軸対称プール火炎を旋回流と相互作用させた実験で火炎高さと燃料供給速度を測定し、この理論解析の結果が正しいことを示した。また、軸対称二次元の数値流体計算を行い、理論解析結果および実験結果が再現されることを確認した。
なお、火炎から燃料への熱流入速度を解析的に求める場合、火炎基部での消炎を考慮する必要があることがわかった。このことにより、拡散火炎の消炎に関する知見が得られた。また、ここで得られた知見により、マイクロ火炎の消炎を説明できることがわかった。
また、火災旋風発生機構の知見を得るため、過去の火災旋風事例を、特に気象条件に注目して調査した。その結果、火災発生時の上昇気流と横風が相互作用して火災旋風が発生する場合、火災旋風を発生させやすい横風速度が存在し、この横風速度が火災域の大きさおよび燃料消費速度に依存するという相似則が存在することがわかった。
この相似則をさらに検証するため、風洞を用いて、制御された風速の下で上昇気流と横風の相互作用により火災旋風を発生させる実験を行った。
|
