正の平均伸張を考慮した球状伝ぱ火炎の乱流燃焼速度モデルに関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14750143
• Research Institution: Oita University
• Principal Investigator: 田上 公俊 大分大学, 工学部, 助教授 (60284783)
• Keywords: 内燃機関 / 代替燃料 / 乱流燃焼

Research Abstract

現在,内燃機関の燃焼技術には社会的背景として,省エネルギー化を目的とした熱効率の向上と,CO2,NOXなどの環境汚染物質排出量の低減が求められている.また内燃機関の燃料に関しても,資源枯渇問題と排ガスのクリーン化の観点から,様々な石油代替燃料が検討されている.とりわけ天然ガスは確認埋蔵量が豊富,クリーンなエネルギー(CO2,NOX、HCの排出量も少なく、黒煙,SOXはほぼゼロ),内燃機関への適用性が良好などの特徴を有し,有望な代替燃料の一つと目されている.著者はこれまで天然ガスの主成分であるメタンの基本的な燃焼特性を調べ,その燃焼促進機構の解明に関する研究を行ってきた.本研究は,これまで得られた基礎的な成果をもとに,内燃機関で重要となる球状火炎に対して乱流燃焼速度モデルの開発を目的とする.
本年度は以下の理論研究と実験的研究を実施した.
理論研究として著者滞在のカリフォルニア大学にて行う.球状火炎の平均曲率が平均の局所燃焼速度及び乱流燃焼速度に及ぼす影響の定式化を試みた.
実験研究として大分大学にて従来から実績のある定容燃焼器を用いた.この燃焼装置は2つのファンにより内部に一様等方的な乱れ場を作ることができる.燃焼実験は所定の濃度の予混合気を容器内に充填し,中心で点火して行う.この際,乱れ強さはファンの回転数によって制御できる.燃焼器の詳細は既報に述べられている.燃焼速度は圧力センサーによって得られた情報を電圧に変換し,オシロスコープに取込み,PCにて時系列的に燃焼速度を算出した.メタンとプロパンで当量比を変化させて乱流燃焼速度と平均火炎曲率の関係を算出した.

Research Products

• [Publications] 田上 公俊: "Turbulent Burning Velocities of Outwardly Propagating Flames"SAE Technical Paper 2002-01-2842. 1-7 (2002)
• [Publications] 田上公俊, 後藤晋平, 嶋田不美生, 浜武俊朗: "伸張を有する層流予混合メタン火炎に及ぼす水素添加の影響(第1報:層流燃焼速度への影響)"日本機械学会論文集. 第69巻677号B編. (2003)
• [Publications] 田上公俊, 後藤晋平, 嶋田不美生, 浜武俊朗: "伸張を有する層流予混合メタン火炎に及ぼす水素添加の影響(第2報:火炎構造と燃焼機構への影響)"日本機械学会論文集. 第69巻677号B編. (2003)