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2014 年度 実績報告書

レーザ計測による乱流火炎の構造解析と消炎機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 23560223
研究機関名古屋大学

研究代表者

山本 和弘  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60283488)

研究期間 (年度) 2011-04-28 – 2015-03-31
キーワード乱流火炎 / レーザ計測 / 消炎 / 火炎構造 / PLIF
研究実績の概要

乱流現象はコンピュータを用いた数値計算の進歩により詳細に調べることができるようになり,数多くの研究成果が報告されている.しかしその複雑性ゆえに非常に微細な時間・空間スケールを考慮しなければならず,計算負荷が非常に大きくなる.したがって,理論と数値計算に加えて実験による研究がやはり重要である.最近では,レーザ計測技術が発展してきていることから,PLIF(Planar Laser Induced Fluorescence,レーザ誘起蛍光法)やPIV(Particle Image Velocimetry,粒子画像流速計)などにより,火炎と流れの同時計測が可能となり,瞬時の乱流火炎構造や流れの詳細な検討ができるようになった.
我々は,旋回噴流燃焼器を用いて乱流予混合火炎の構造や流れ場について検討している.最終年度は,2次元の流れ場を可視化するPIVと瞬時の火炎面を求めるOH-PLIF法の同時計測を行い,局所消炎が起こる状況について詳しく検討した.その結果,以下のことが明らかとなった.
(1)主噴流の流速を大きくすると,火炎面に多くの凹凸が見られ,形状が複雑になる.また,主噴流の流速が大きいと乱れも大きくなる.
(2)火炎面の曲率は下流にいくと急激に減少する.また,乱れが大きいほど火炎面の凹凸が小さくなるため曲率は大きい.一方,当量比が小さいと火炎面の曲率は大きくなるが,未燃側と既燃側の曲率を比較した結果,未燃側に凸の曲率の方が既燃側に凸の曲率よりも小さい.
(3)火炎面におけるひずみ速度を求めたところ,負の値をとる頻度のほうが多い.また,当量比0.75の方が0.90に比べて大きなひずみ速度の大きさは増加する.一方,主噴流の流速が大きいほどひずみ速度の大きさも増加するが,局所消炎をとる条件においてひずみ速度の値が特に大きな負の値をとる.

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] 三重管バーナの流れ場と浮き上がり火炎の干渉2014

    • 著者名/発表者名
      山本和弘,加藤慎也,林直樹,山下博史
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 80 ページ: 372

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1299/transjsme.2014tep0372

    • 査読あり
  • [学会発表] ステレオPIVを用いた乱流予混合火炎の流れ場の計測2015

    • 著者名/発表者名
      山森健太,森岡諒,山本和弘,林直樹
    • 学会等名
      日本機械学会東海支部第64期総会講演会
    • 発表場所
      愛知県春日井市
    • 年月日
      2015-03-13 – 2015-03-14
  • [学会発表] OH-PLIF/ステレオPIV同時計測による乱流予混合火炎の研究2014

    • 著者名/発表者名
      森岡諒,山森健太,山本 和弘
    • 学会等名
      第52回燃焼シンポジウム
    • 発表場所
      岡山市
    • 年月日
      2014-12-03 – 2014-12-05

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公開日: 2016-06-01  

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