電線燃焼における定常・非定常性をわける理論の構築と検証

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21681022
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 社会システム工学・安全システム
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 中村 祐二 北海道大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (50303657)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 電気火災 / 火炎燃え拡がり / 溶融ポリマー

研究概要

電気ケーブルを模擬した金属導体に薄いポリマー(ポリエチレン)被覆を施した試料の燃焼過程の定常性を評価するため,電線燃焼試験および理論構築を試みた.燃焼過程の高速度画像から簡略モデルを採用することが適切と判断されたため,導体がある場合でもB定数理論が成立し得るかどうかの評価を行った結果,その有効性を確認することに成功した.実験結果からは溶融部体積の非定常性を含めた熱バランスを検討し,定常状態がどのような条件で達成されるのかを解明した.以上の研究成果より,定常性が発現する物理過程を見出すことに成功した.

研究成果

• [雑誌論文] Ignition-to-spread Transition of Externally-heated Electrical Wire
  • 著者名/発表者名: Huang, X., Nakamura, Y., and Williams, F. A.
  • 雑誌名: Proc. Combust. Inst
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study on Unsteady Molten Insulation Volume Change during Flame Spreading over Wire Insulation in Microgravity
  • 著者名/発表者名: Takahashi, S., Takeuchi, H., Ito, H., Nakamura, Y., and Fujita, O.
  • 雑誌名: Proc. Combust. Inst
  • 査読あり
• [学会発表] Heat Transfer and Dynamic Motion of Phase Change Material in Melting and Dropping Process (2012)
  • 著者名/発表者名: Kim, YK., Hossain, A., and Nakamura, Y.
  • 学会等名: Proc. The Eighth KSME-JSME Thermal and Fluids Engineering Conference(TFEC8)
  • 発表場所: Incheon, Korea
  • 年月日: 20120300
• [学会発表] Flame Spread over Electrical Wire with Various Oxygen Concentrations (2012)
  • 著者名/発表者名: Huang, X., Nakamura, Y., and Williams, F. A.
  • 学会等名: Proc. Spring 2012 Meeting, Western States Section of the Combustion Institute
  • 発表場所: Arizona(AZ)
  • 年月日: 20120300
• [学会発表] 溶融したポリエレンが持つ可燃物に対する着火特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 薄木太一,中村祐二,若月薫
  • 学会等名: 日本機械学会北海道学生会第41回学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 20120300
• [学会発表] 急速加熱による電線被覆の燃焼・溶融挙動に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中野多聞,中村祐二,若月薫
  • 学会等名: 日本機械学会北海道学生会第41回学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 20120300
• [学会発表] Modeling of Melting in Consideration of Convection Diffusion Effect inside Liquid Matter (2011)
  • 著者名/発表者名: Kim, YK., Hossain, A., and Nakamura, Y.
  • 学会等名: Proc. 7th SNU-HU Joint Symposium
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 20111100
• [学会発表] Numerical Simulation of Melting and Dropping of Phase ChangeMaterial(PCM) induced by Localized Thermal Input (2011)
  • 著者名/発表者名: Kim, YK, Hossain, A., and, Nakamura, Y.
  • 学会等名: Proc. 1st International Symposium on Multiscale Multiphase Process Engineering(MMPE)
  • 発表場所: Kanazawa, Japan
  • 年月日: 20111000
• [学会発表] An Experimental Study on Ignition of Electrical Wire (2011)
  • 著者名/発表者名: Huang, X., Nakamura, Y., and Williams, F. A.
  • 学会等名: Proc. Fall 2011 Meeting, Western States Section of the Combustion Institute, Riverside(CA)
  • 発表場所: USA
  • 年月日: 20111000
• [学会発表] ポリマーの局所加熱による溶融流動過程の数値シミュレーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 金洋均, Hossain Akter,中村祐二
  • 学会等名: 日本混相流学会年会講演会2011講演論文集
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20110800
• [学会発表] Mechanism of Flame Spread of Electrical Cables (2011)
  • 著者名/発表者名: Iwakami, J., Nakamura, Y., Wakatsuki, K., and Hossain, A.
  • 学会等名: Poster Colloquium at 10th International Symposium on Fire Safety Science(IAFSS 2011)
  • 発表場所: Maryland, MD USA
  • 年月日: 20110600
• [学会発表] EMケーブルの自立延焼特性に関する実験的検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中村祐二,巖上純也,若月薫
  • 学会等名: 平成23年度日本火災学会研究発表会概要集
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20110500
• [学会発表] Microflame ; As a Model of Droplet/Spray Combustion (2010)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, Y., and Hirasawa, T
  • 学会等名: Proc. 7th International Conference on Flow Dynamics(ICDF2010)(OS1 : invited talk)
  • 発表場所: Sendai Japan
  • 年月日: 20101100
• [学会発表] 電線被覆材ポリエチレンの燃焼量に対する周囲雰囲気圧力変化の影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 巖上純也,中村祐二,若月薫,伊東弘行,藤田修
  • 学会等名: 日本機械学会熱工学コンファレンス2010講演論文集
  • 発表場所: 長岡
  • 年月日: 20101000
• [学会発表] Novel Approach of Space Fire Research : Utilizing Low Pressure to Simulate Microgravity Fire (2010)
  • 著者名/発表者名: Iwakami, J., Nakamura, Y., Wakatsuki, K., Ito, H., and Fujita, O.
  • 学会等名: Proc. 8th Japan-China-Korea Workshop on Microgravity Sciences for Asian Microgravity Pre-symposium
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 20100900
• [学会発表] 低圧環境下における電気ケーブル延焼現象に関するモデリング (2010)
  • 著者名/発表者名: 中村祐二,東谷圭祐,若月薫,伊東弘行,藤田修
  • 学会等名: 平成22年度日本火災学会研究発表会概要集
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 20100500
• [学会発表] 東谷圭祐,若月薫,伊東弘行,藤田修,"溶融過程の電線被覆材の挙動の非定常性についての考察 (2010)
  • 著者名/発表者名: 巖上純也,中村祐二,東谷圭祐,若月薫,伊東弘行,藤田修
  • 学会等名: 平成22年度日本火災学会研究発表会概要集
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 20100500
• [学会発表] Experimental Study of Flame Spread over Electric Cables at Low Pressure (2010)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, Y., Azumaya, K., Wakatsuki, K., Ito, H., and Fujita, O.
  • 学会等名: Sixth International Seminar on Fire and Explosion Hazards
  • 発表場所: Leeds, UK
  • 年月日: 20100400
• [学会発表] Effect of Wire Scales on Spread Behavior in Sub-atmospheric Pressure (2009)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, Y., Azumaya, K., Wakatsuki, K., Ito, H., and Fujita, O.
  • 学会等名: 6th International Symposium on Scale Modeling(ISSM-6)
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 20090900
• [学会発表] A Numerical Study on Time-dependent Melting and Deformation Processes of Phase Change Material(PCM) induced by Localized Thermal Input (2009)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, Y., Azumaya, K., Ito, H., and Fujita, O.
  • 学会等名: Proc. 27th International Symposium on Space Technology and Science(27th ISTS)
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 20090700
• [図書] A Numerical Study on Time-dependent Melting and Deformation Processes of Phase Change Material(PCM) induced by Localized Thermal Input (2011)
  • 著者名/発表者名: Kim, YK., Hossain, A., Kim, S., and Nakamura, Y.
  • 総ページ数: 523-540
  • 出版者: InTech Open Access Publisher
• [備考] 日本機械学会RC-D9 :次世代流体解析ソフトウェアの高機能化と産業界への普及展開に関する研究分科会(依頼講演,札幌)(2011. 10)「加熱されるポリマーの溶融・落下過程を考慮した非定常数値シミュレーション」講演依頼
  • URL: http://york-me.eng.hokudai.ac.jp/~yuji
• [備考] 平成23年度消防防災科学論文優秀賞受賞記念講演(招待講演,東京)(2011. 10)「電線延焼現象に対する理論予測法の提案」講演依頼
• [備考] COMSOLカンファレンス2010東京,招待講演(2010. 12)"Numerical Simulation of Liquefying Process of Solid PCM by using COMSOL Multiphysics"講演依頼
• [備考] Worcester Polytechnic Institute(Department of Fire Protection Engineering), Invited Seminar(USA)(2010. 11)" Electric Cable Fires : Ongoing Research on Small-Scale Flame Spread Tests"講演依頼
• [備考] 日本燃焼学会つくば地区燃焼応用研究委員会依頼講演,つくば(2009. 11)「極限状態における燃焼現象の解明に向けて」講演依頼
• [備考] 第51回北大祭公開講義(2009. 6)「宇宙防災研究の最前線～宇宙火災を地上場で模擬するための「あの手・この手」～」講演依頼