Direction of flame spread over a combustible solid near extinction limit

火焰在接近熄灭极限的可燃固体上蔓延的方向

• 批准号: 20K05001
• 负责人: 松岡 常吉
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K05001/
• 关键词: 火災; 燃え拡がり; 不安定性; 固体燃焼; 並行流; パターン形成

紙などの可燃性固体が狭い空間内や微小重力環境で燃焼する際，固体上を燃え拡がる火炎が多数の小さい火炎へと分裂することがある．小さい火炎は視認性が悪く，火災の発生に気付くのが遅れる要因となるため，分裂後の燃え拡がり挙動を明らかにすることは火災安全上重要である．しかし，これまでに火炎の燃え拡がり速度に関する研究はなされているものの，燃え拡がり方向に着目した研究はほとんどない．本研究は，酸化剤流の上流側の固体端部にて着火し火炎が（全体的には）酸化剤流の下流方向に燃え拡がる，いわゆる「並行流燃え拡がり系」を対象として，火炎の進行方向を決める物理の解明を目指すものである．2021年度は主に矩形の固体を試料とする実験とそれに対応する数値シミュレーションを実施し，燃え拡がり挙動を調べた．矩形試料を用いた実験を行うための装置を開発した．この装置は上下2枚の板の間の狭い空間で固体を燃焼させるもので，パラメータとして試料と上下の板との間の隙間高さおよび供給する酸化剤の流速を調整可能である．この装置を用いて実験を行い，酸化剤流速が小さい場合には火炎の分裂（または縮小）が起こり，さらに隙間高さに応じて2種類の挙動が現れることを確認した．1つ目は多数の小さい火炎に分裂し，それらが不規則に動きながら燃焼が進行する挙動，2つ目は比較的大きな1個程度の火炎が主流に対して垂直な方向に（伸縮するように）動く挙動である．この実験の結果と円形試料を用いた実験で観察された結果との対応関係について今後詳細に調べる予定である．矩形固体の燃え拡がりに関する数値シミュレーションを実施し，定性的には実験的に観察された挙動と似た結果が得られることを確認した．また，シミュレーションの結果より，火炎が主流に対して垂直方向に移動するという挙動にそれと対向する方向からの拡散による酸素供給が関わっている可能性があることが分かった．

When combustible solids burn in narrow spaces or in microgravity environments, solids burn on fire, most of them burn on fire, and most of them split. Small fires are visible, and the main causes of fire occurrence and fire safety are important. The speed and direction of the fire were studied. This study aims to investigate the effects of the combustion on the upstream solid end of the acidizing agent flow and the combustion in the downstream direction of the acidizing agent flow.燃え拡がり挙动を调べた. The rectangular sample was used to open the device. The device can adjust the flow rate of acidizing agent in the narrow space between the upper and lower plates for solid combustion. When the device is in use, the flow rate of acidizing agent is small, the flame splitting (or reduction) starts, and the gap is high. The movement of two kinds of flame is confirmed. 1. Most of the small flame splitting occurs, and the irregular movement is not carried out. 2. Compared with the large scale of fire, the main flow of fire is vertical direction (expansion and contraction). The results of this experiment and the shape of the sample are used in the middle of the experiment and the results are observed in the middle of the experiment and the relationship between them is discussed in detail in the future. The results of this investigation are as follows: As a result, the fire is moving in the vertical direction, and the acid supply is moving in the opposite direction.

项目成果

並行流中における薄い固体の燃え拡がりの限界挙動

平行流中稀薄固体火焰蔓延的临界行为

• 发表时间: 2022
• 作者: 山田隆行;姫野哲人;Shinya Miyajima;H. Sano;深澤 正彰;Yohsuke Murase;出原浩史;Shinya Miyajima;MASAAKI FUKASAWA;Yohsuke Murase;H. Sano;西牟田響子，松岡 常吉，桑名一徳，出原浩史，中村祐二
• 通讯作者: 西牟田響子，松岡 常吉，桑名一徳，出原浩史，中村祐二

Opposed flame spread over folded PMMA plate with various internal angles

• DOI: 10.1016/j.proci.2022.07.153
• 发表时间: 2022-09
• 期刊: Proceedings of the Combustion Institute
• 影响因子: 3.4
• 作者: T. Matsuoka;Y. Chiba;Shinnosuke Okuno;H. Torikai;S. Bhattacharjee;T. Yamazaki;Yuji Nakamura

Flame spread over a paper disk (play backwards)

火焰在纸盘上蔓延（向后播放）

Flame spread over a paper disk

火焰在纸盘上蔓延

固体燃焼におけるパターン形成現象とその応用

固体燃烧中的图案形成现象及其应用

• 发表时间: 2022
• 作者: Ishii;N.;Ohba;M.;松岡常吉
• 通讯作者: 松岡常吉