高速で噴出する拡散火炎（バックドラフト時の火炎）の性状の計測とモデリング

2012 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22310105
• Research Institution: Tokyo University of Science, Suwa
• Principal Investigator: 須川 修身 諏訪東京理科大学, システム工学部, 教授 (60162856)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 今村 友彦 諏訪東京理科大学, システム工学部, 助教 (50450664)
• Project Period (FY): 2010-04-01 – 2013-03-31
• Keywords: 火災 / バックドラフト / 噴出時火炎 / 乱流拡散火炎 / 火炎性状 / 物理モデル / 噴出角度 / 液体燃料

Research Abstract

本研究は、高速噴出火炎性状の計測とモデリングを目的として研究を行った。
具体的には、一昨年度製作した高速噴出火炎を形成する装置を用いて、高速噴出火炎を発生させ、火炎長さおよび火炎の噴出方向に対して垂直方向（火炎周囲）の熱流束と温度を計測した。火炎長さは、ビデオカメラで撮影した動画を分割し読み取った。熱流束および温度は、2×2mの範囲に9個ずつ放射熱流速計（VALTELL製）および熱電対（K型、線芯φ0.32mm）を設置し、火炎軸と垂直方向に300、600、900mm地点の熱流束および温度を平面的に計測した。実験条件は、噴出角度を0～90°とし、燃料には、IPソルベント（ノズル直径0.6mm、噴出圧力0.2、0.4MPa）、水素（ノズル直径3mm、噴出圧力0.2、0.4MPa）、LPG（ノズル直径3mm、噴出圧力0.2、0.3MPa）の3種類を用いた。
IPソルベントでは、慣性力由来の火源の長さLaと浮力由来の加減長さLfの二軸を持つ。Laは、噴出角度90°でQ*の2/5乗に比例し、0～60°では約Q*の2/3乗に比例して大きくなった。水素とLPGは、噴出角度に依存せず、Q*の2/5乗に比例した。また、熱流束値は、炭素と水素の割合に依存し、炭素の割合が多い順にIPソルベント、LPG、水素であり、実験結果も同様の順であった。また形態係数を算出し、火炎表面温度を573.15Kと仮定して熱流束値を計算し、計算結果と実測値を比較すると、一致するものと、しないものがあった。これは熱流束の算出式に含まれる火炎表面温度Tが4乗で効くが、火炎には乱れと厚みが有り、火炎中心の高温部分からの放射もあるためである。
火災時に高速噴出火炎が生じた場合、本研究で得た火炎長さQ*の関係や火炎周囲の熱流束の知見を火炎周囲の延焼危険性を評価する判断材料の一つとなる可能性がある。

Current Status of Research Progress

Reason

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。