ダブル・マイクロフレームによる超微小拡散火炎形成と微視的燃焼メカニズムの研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12750174
• Research Institution: Kinki University
• Principal Investigator: 井田 民男 近畿大学, 理工学部, 講師 (70193422)
• Keywords: マイクロフレーム / ダブル・マイクロフレーム / 超微小拡散火炎形成 / 微視的燃焼メカニズム / 非定常輝炎発光 / 微視的すす発生過程 / レーザ・シャドウグラフ法 / OHラジカル分布

Research Abstract

拡散燃焼現象をマクロ〜ミクロに階層的な現象として把握することは、拡散火炎形成のメカニズムにおいて乱流拡散〜分子拡散〜燃焼反応へと移行する支配的現象ベースでの挙動と対応し微視的燃焼理論を築くもととなる。本研究では、このマイクロバーナを用いて、2つのテーマを設けてそれぞれの実験を行った。
まず第1に超微小拡散火炎を形成するために2本のマイクロバーナを用い、フレキシブル・ダブルマイクロフレーム(FDMF)と名付けたバーナシステムの開発を行った。FDMFでは、基礎燃焼工学的な観点からススや輝炎発光の燃焼挙動に着目し、時系列での局所的スス、輝炎発光に伴う燃焼生成物の発生と成長過程の連続観察を行い、実験結果にその可視化と瞬間的燃焼特性を評価した。本年は、FDMFを考案・開発し、マイクロフレームによる微視的な燃焼生成物の燃焼経路を制御した特殊ツールにより、通常のシングル・マイクロフレームでは燃焼挙動の組み合わせが不可能な条件下で、さらに極めて微小な火炎形成下での微視的な燃焼生成物の非常に単純な反応場の開発と時系列での可視化を行い成果を得た。成果として、すす生成前段階である輝炎発光の出現位置の移動は、燃焼場の温度勾配による熱泳動効果だけではなく、燃焼場に発生はする微小な圧力差が燃焼生成物の発生位置を決める因子となる可能性を示した。一方微視的燃焼メカニズムを研究するために、独立した2本のマイクロバーナを用い、相対位置を変化させる。鉛直の固定バーナから燃料を吹出し、これを水平なバーナ可動バーナの炎で点火する。炎を水平方向に固定バーナに近付けると、ある距離で着火する。この着火現象を詳細に観察するマイクロバーナシステムの開発を行った。ここでは、直角に相対する方向にマイクロバーナを設置し、マイクロフレームにより着火される拡散火炎が定常燃焼に至るまでの経過を時系列で観察した。

Research Products

• [Publications] 井田民男,渕端学,水谷幸夫: "マイクロジェットフレームによる基礎的燃焼特性"第38回燃焼シンポジウム前刷集. 281-282 (2000)
• [Publications] Tamio IDA,Manabu FUCHIHATA And Yukio MIZUTANI: "Microscopic diffusion flame structures with micro flames"Third International Symposium on Scale Modeling. 200-204 (2000)