| 研究課題/領域番号 |
25420162
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 研究機関 | 愛媛大学 |
|---|
研究代表者 |
中原 真也 愛媛大学, 理工学研究科, 准教授 (20315112)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
|
| キーワード | 予混合燃焼 / 微小火炎 / 燃焼速度 / 火炎サイズ / 火炎伸長度 / 水素 |
|---|
| 研究概要 |
初年度となる本年度は、微小火炎の燃焼促進に最適な火炎サイズや火炎伸長度の決定機構を解明し、微小火炎の燃焼を促進も抑制も可能な燃焼モデルを構築してゆくために、次のことを明らかにした。
微小火炎の燃焼促進量を定量的に評価するための手法について検討した。ここでは、火炎半径が5mm以下の微小な火炎領域で燃焼速度に関して最適な火炎サイズが存在することが確認できている、当量比が0.7や0.9の水素－酸素－窒素混合気および当量比が1.5のプロパン－酸素－窒素混合気をまずは対象にした。その結果、一般的な低伸長場における火炎伸長やMarkstein数の観点から①曲率を有する外向きに伝ぱする球状層流火炎には，火炎伸長が線形的に燃焼速度に影響する．また分子拡散係数の観点から②火炎面直前の未燃焼領域での酸素と窒素のモル比は，変わらない。この二つのことを仮定することにより、燃焼促進効果量として，定量的に燃焼速度促進効果量と当量比増加効果量を推定する手法を開発できた。推定結果からは、水素混合気では当量比0.7の方が0.9より燃焼促進効果量が大きいこと等が確認された。
一方、微小火炎の燃焼特性と火炎半径や伸長度との関係が、微小火炎の火炎性状に影響を与えていないかの検討を開始した。ここでは、高速シュリーレン撮影、静電探針および局所自発光の分光の計測を試みるために、点火装置等の改良および計測システムの構築を実施した。プロパン混合気を対象とした予備的な実験により、シュリーレンと静電探針の同時計測、およびCH*自発光の計測が可能であることを確認した。さらに、静電探針では、火炎半径が4 mmの微小な火炎サイズでの計測が可能であることも確認できた。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
「研究実績の概要」で述べたように、当初の計画のとおり、微小な火炎での燃焼促進効果量の推定法の提案、および微小火炎の火炎性状の観測のための高速シュリーレン撮影、静電探針および局所自発光の分光の計測システムは概ね構築できた。
|
| 今後の研究の推進方策 |
平成２６年度は、対象とする混合気の種類を拡大し、燃焼促進効果量、または燃焼速度に最適な火炎半径や伸長度に与える分子拡散特性や化学反応特性時間について検討する。
具体的には、層流燃焼速度を揃えた水素－炭化水素－酸素－希釈混合気において、特に層流燃焼速度、さらに希釈ガスとして窒素に加え二酸化炭素、アルゴンおよびヘリウムを対象に、分子拡散やルイス数の影響に注視して微小火炎の燃焼速度特性について検討する。
燃焼促進効果量に関しては、混合気の層流燃焼速度を変化さえることにより化学反応特性を変化させ、その影響などについて定量的に明らかにする。また、希釈ガスをアルゴンなどにした場合にも、燃焼促進効果量の推定を試みる。
微小火炎の火炎活性度などの火炎性状を把握するために、火炎半径5mm以下の微小火炎の高速シュリーレン撮影と静電探針や局所火炎自発光の分光法を組み合わせた計測システムを確立するために基礎的なデータの取得を実施する。
また並行して、微小な火炎の壁での熱的や化学的な効果による消炎の影響について検討するために、狭隘空間型の燃焼器を制作し、予備的な実験を実施する計画である。
|
| 次年度の研究費の使用計画 |
計測に必要なアンプの仕様に関してメーカ側と折り合いがつかなかったため購入に至らなかった。また、平成２６年8月に米国で開催される国際燃焼シンポジウムに出席する旅費を確保するため。本国際会議は、2年に一度開催される燃焼に関わるすべて分野の最新の研究に関して講演・討論できる権威あるシンポジウムであり、出席する意義は大きい。
さらに、本研究では高速度カメラや光源など高価な機器を使用しているが、故障した場合は本研究の遂行が困難になる。そこで、その修理費も高価であるため、その予備費として繰越させて頂いた。
経費は、本研究を推進するために有意義に使用させて頂きます。
具体的には、計測に必要なアンプや電源の購入、または当初より予算が必要であるフォトマル等の光学部品の購入を検討している。また、8月に米国で開催される国際燃焼シンポジウムに投稿していた本研究に関わる論文が採択されたので、その参加費や旅費に使用させて頂く予定です。
|
