層流・乱流噴霧火炎のマークシュタイン長さに関する数値解析的研究

层流和湍流喷射火焰Markstein长度的数值研究

• 批准号: 21J15810
• 负责人: KIM Ki Beom
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J15810/
• 关键词: Numerical simulation; Spray flame; Laminar flame speed; Markstein length

●採用終了までの研究実施状況昨年度の研究の継続として、アセトンの状態（完全に気化したアセトン/アセトン液滴）が火炎に及ぼす影響について2次元直接数値シミュレーションを行い、考察した。これまでのコードは流入する燃料液滴量に問題があったが、これを修正することで理論値と整合する当量比を実現した。こうして得られた計算結果における火炎の燃焼速度と火炎伸長率の関係から、アセトン液滴の蒸発による局所的、経時的な燃料混合気の組成の変化および局所当量比と蒸発率が、火炎の特性に影響を及ぼす大きな要素であることを明らかにした。また、Markstein 長さの数値計算結果から各条件（異なる当量比と液滴直径）で質量拡散と熱拡散のいずれが優位であるかを明らかにした。さらに、壁面条件（等温壁/断熱壁）による壁面からの熱損失が火炎に及ぼす影響を、燃焼速度と火炎伸長率の関係、火炎（最高）温度および液滴の蒸発率に着目して議論した。しかしながら、火炎が定常状態に達した後も液滴の蒸発によって混合気の局所組成や蒸発率に激しい変動が続き、詳細な議論には至っていない。また、高温・高圧条件下でのアンモニア-水素混焼に関する数値計算を行った。しかし、この高温・高圧条件での計算は、予想以上の計算負荷に計画が遅延し、十分なデータを得ることができなかった。●研究意義液滴径分布の現実的な液滴噴射を再現した。燃料液滴の蒸発が火炎に及ぼす影響を様々な観点から定量的に比較、解析することが可能となり、液滴が火炎に及ぼす影響を明らかにした。また、この解析方法および計算モデルを様々な燃焼条件での噴霧燃焼シミュレーションに応用することができた。●研究の重要性本研究で構築した燃焼モデルは、燃焼反応に関わる各パラメータ(燃料、圧力、温度、噴霧速度等)についての応用研究に適用可能であり、燃焼器のさらなる高効率化及び有害物質の低減に寄与するものである。

●Adoption completed research and implementation status Previous year’s research and implementation status (complete implementation status)ン/アセトン droplets) がfire flame に and ぼす influence について 2-dimensional direct counting シミュレーションを行い, investigation した.これまでのコードは inflow into the する fuel droplet amount に problem があったが, これを correction することで theoretical value と integration するequivalent ratio を実 Present した.こうしてGET られたcalculation results における火火のburn缼精品 狠火爆狠的狠 Relationship から、 アセトン Liquid drop のvaporizing 発によるbureau's 、経时なThe composition of the fuel mixture is changed, the equivalence ratio of the fuel mixture is changed, the steam ratio is affected, the characteristics of the flame are affected, and the large elements of the fuel are changed.また, Markstein long さのnumerical value calculation results から Each condition (different なる equivalent ratio and droplet diameter) でmass 拡 scatter と 热拡 scatter のいずれが merit であるかを明らかにした.さらに、Wall surface conditions (isothermal wall/insulated wall) によるWall surface からのHeat loss がFlame に and ぼすInfluence を、Burn The relationship between the baking speed and the flame elongation rate, the flame (maximum) temperature and the steaming rate of the droplets are discussed.しかしながら、火火が久达した后も流発によってmix気The composition of the bureau is based on the steaming rate and the detailed discussion.また, under high-temperature and high-pressure conditions, でのアンモニア-hydrogen mixed yakiseki is used to calculate the numerical value.しかし, このHigh-temperature and high-pressure conditions でのcalculationは, calculated load and plan が遅 extension し and 10なデータを得ることができなかった above the calculated load. ●Research significance The realization of droplet diameter distribution and the reproduction of droplet ejection. Comparison of the vaporization and flame effects of fuel droplets and their influence on the vaporization point and quantification. Analysis of することがpossible となり, droplet がfire flame に and ぼすeffect を明らかにした.また、このanalytical methodおよびcalculation of モデルを様々な火焼conditionsでの spray burning シミュレーションに応用することができた. ●Importance of the research This research is based on the construction of the flammable and flammable flames and the flammable flames and anti-powder seals (fuel, pressure, temperature, spray speed, etc.) ) is used to conduct research on possible applications of gas burners, improve the efficiency of burners, and reduce harmful substances.

项目成果

メタン/空気/アセトン層流予混合火炎の燃焼特性に及ぼす壁面熱損失の影響

壁面热损失对甲烷/空气/丙酮层流预混火焰燃烧特性的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: KIM KIBEOM

NUMERICAL SIMULATION OF ACETONE DROPLETS INJECTION ON METHANE/AIR LAMINAR PREMIXED FLAME BEHAVIOR

丙酮液滴注入对甲烷/空气层流预混合火焰行为的数值模拟

• 发表时间: 2021
• 作者: Paul-Adrian Bulzu;Vinicius Silva Kavagutti;Maria-Cecilia Chiriac;Charlotte D. Vavourakis;Keiichi Inoue;Hideki Kandori;Adrian-Stefan Andrei;Rohit Ghai;若宮 淳志;吉見昭秀;Kanda Ryo;Kibeom Kim
• 通讯作者: Kibeom Kim

Numerical evaluation of the effect of swirl configuration and fuel-rich environment on combustion and emission characteristics in a coal-fired boiler

• DOI: 10.1016/j.energy.2022.126591
• 发表时间: 2022-12
• 期刊: Energy
• 影响因子: 9
• 作者: Minsung Choi;Tae-Gu Hwang;Yeseul Park;Xinzhuo Li;Junsung Kim;Kibeom Kim;Yonmo Sung;G. Choi

Effect of Heat Loss to Wall on the Behavior of Methane/Acetone/Air Laminar Flames

壁热损失对甲烷/丙酮/空气层流火焰行为的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Katayama Kota;Suzuki Kohei;Suno Ryoji;Kise Ryoji;Tsujimoto Hirokazu;Iwata So;Inoue Asuka;Kobayashi Takuya;Kandori Hideki;若宮 淳志;Kanda Ryo;KIM KIBEOM
• 通讯作者: KIM KIBEOM

アセトン液滴注入がメタン/空気層流予混合火炎挙動に及ぼす影響に関する数値シミュレーション

丙酮液滴喷射对甲烷/空气层流预混火焰行为影响的数值模拟

• 发表时间: 2021
• 作者: Shunya Seiya;Alexander Carballo;Eijiro Takeuchi;Kazuya Takeda;吉見昭秀;Atsushi Wakamiya;金 基汎
• 通讯作者: 金 基汎