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Development of Engineering Estimation Model on the Critical Condition for Ignition of Flowing Premixed Flammable Mixture by Heated Surface based on Academic Investigation

基于学术研究的流动预混可燃混合物受热面着火临界条件工程估算模型的建立

基本信息

批准号：
21H01576
负责人：
今村友彦
金额：
$ 11.32万
依托单位：
Suwa University of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01576/
关键词：
着火臨界条件流動可燃性ガス加熱壁面

项目摘要

本研究は高温熱線，ホットプレート，たばこなど一定のパワーで加熱される熱面による，流動可燃性予混合気の着火現象に注目し，その臨界条件の定量的予測を可能とする学術的モデルの構築を目指すものである。研究は大きく①着火の成否を分ける臨界の熱流束値を定量予測できるモデルの開発，②着火遅れ時間及び臨界着火温度の定量予測モデルの開発，③多様な流れ場及び加熱面形状の着火問題への拡張，の3つのサブテーマで構成している。2022年度はこのうち主に①及び③について，実験・数値シミュレーション及び理論解析を駆使してその解明に取り組んだ。具体的には，従来使用していたセラミックヒーター（25mm四方，厚さ1.75mm）の正方形面が流れに平行になるように配置を変更し，濃度及び流速をさまざまに変化させた着火実験を実施した。その結果，着火臨界となる熱流束は従来の配置に比べて若干大きくなるが，依然として着火は熱面の後流側で生じることを明らかにした。これらの結果と，前年度までに取得していたデータを合わせ，次元解析によって着火臨界条件を支配する無次元数を導いた。さらに，実験結果からの類推により，熱面から供給されるパワーのうち着火に有効に寄与する割合が存在すると仮定して，これを表現できる変数をモデルに導入したところ，自然対流，強制対流の場合を問わず臨界着火熱流束を良好に予測できた。このことは，逆に加熱パワーが既知となれば（すなわち高温熱面の駆動電力が分かれば）着火温度を予測できることも示している。これらの成果は国際火災学会（IAFSS2023, つくば）にてFull Paper審査を経て口頭発表に採択された。

This study focuses on the hot line, hot surface, flammability, mixing and ignition phenomena, and the possibility of quantitative prediction of critical conditions. This paper studies the following problems: (1) the quantitative prediction of critical heat flux value,(2) the quantitative prediction of ignition time and critical ignition temperature,(3) the expansion of ignition problem due to multi-flow field and heating surface shape, and (3) the composition of ignition temperature. In 2022, the main problems of the company were solved through numerical analysis and theoretical analysis. In particular, the use of the square surface (25 mm square, thickness: 1.75 mm) and flow parallel to the configuration of the change, concentration and flow rate of the change in the implementation of the fire. As a result, the critical heat flux is distributed in a larger way than the critical heat flux on the downstream side. The results of the previous year were as follows: In addition, the results of the simulation show that the hot surface supply is stable, the performance is stable, and the hot surface supply is stable. The hot surface supply is stable. The temperature of the fire is predicted by the known temperature of the high temperature surface. The results of this review were collected from the International Fire Protection Society (IAFSS 2023) and published as a full paper review.