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レーザ応用画像計測による乱流拡散火炎片の瞬時特性解析

利用激光图像测量对湍流扩散火焰碎片进行瞬时特性分析

基本信息

批准号：
09750227
负责人：
小宮山正治
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

乱流燃焼場では流速やスカラー量(温度,化学種濃度)が空間的に不均一かつ時間的に変動するため,その燃焼場の構造を理解するためには直接流速とスカラー量の2次元瞬時分布測定が要求される.本研究では,(1)まず,レーリ散乱画像流速測定法に基づく温度と流速の2次元同時測定法の検討を行った.レーリ散乱と粒子からのミー散乱は入射レーザ光と波長が同じであり,波長による区別が困難であるため,ここではレーリ散乱の代わりにレーザ誘起蛍光を用いた.非燃焼場の2流体の乱流混合場を対象とし,流体中に蛍光剤と散乱粒子を同時に混入し,レーザ誘起蛍光を用いてその蛍光強度から2枚の瞬時平面濃度分布と,ミー散乱法を用いて散乱粒子の強度分布とを瞬時同時に測定を行った.蛍光強度のむらの移動量を相互相関により算出し,流速ベクトルを求める方法と粒子の移動量から流速ベクトルを求める方法(PTV法)による実験結果を比較し,両者の速度ベクトルがおおむね対応すること,また対応しない位置での速度ベクトルも相互相関の参照マトリクスの大きさを変えることで改善される場合が多いことを示した.(2)次に,レーリ散乱画像流速測定法とレーザ誘起蛍光法を組み合わせ,OHからの誘起蛍光像と2枚のレーリ散乱強度像を瞬時同時に測定し,温度,化学種濃度及び速度ベクトルの2次元分布同時測定を可能とした.また,火炎面(OH最高濃度から求めた反応帯)に沿った歪み速度を速度ベクトルとOH濃度分布から求めた.この測定法を用いて,乱流拡散火炎内での火炎温度およびOH濃度と歪み速度の関連性を明らかにした.

Turbulent combustion field is characterized by velocity and quantity (temperature, chemical species concentration), spatial heterogeneity, temporal variation, and structural understanding of combustion field. In this study, the following aspects were discussed: (1) The method of measuring basic temperature and flow velocity by using scattered image was proposed. Scattered particles are scattered, incident light is scattered, wavelength is scattered, wavelength is scattered, incident light is scattered, wavelength is scattered, incident light is scattered, wavelength is scattered, wavelength is scattered, incident light is scattered, wavelength is scattered, incident light is scattered, wavelength is scattered, wavelength is scattered, incident light is scattered, wavelength is scattered, incident light is scattered, incident light is scattered, wavelength is scattered, incident light is scattered, incident light is scattered, The turbulent mixing field of non-combustion field is used to measure the instantaneous planar concentration distribution of scattered particles simultaneously. When calculating the relative movement of light intensity, the actual results of the method for calculating the flow velocity object are compared with the method for calculating the flow velocity object of the particle movement (PTV method). The velocity object of the particle is well matched, and the relative position of the velocity object is greatly improved. (2)Second, scattered image velocity measurement method and induced fluorescence method are used to combine the induced fluorescence image and two scattered intensity images simultaneously and instantaneously, temperature, chemical species concentration and velocity are measured simultaneously and two-dimensional distribution is possible. The maximum concentration of OH in the flame surface is determined by the reaction velocity along the flame surface. This method is used to determine the relationship between temperature, OH concentration and velocity of turbulent dispersion flame.