二相乱流火炎の構造解明と数値予測手法の確立

两相湍流火焰结构的阐明及数值预测方法的建立

• 批准号: 03452131
• 负责人: 高城 敏美
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
• 财政年份: 1991
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1991 至 1992
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-03452131/
• 关键词: 噴霧流; 噴霧燃焼; 位相ドップラ法; レーリ散乱; 拡散火炎; 反応モデル; 位相ドップラ-法; ミ-散乱; レ-ザ誘起蛍光; 噴霧流の数値解析; 噴霧燃焼の数値解析

噴霧燃焼の過程と火炎構造を明確にし,それらを予測できるようにすることによって,最適燃焼様式の確定と燃焼制御を可能とすることを目的として研究を行い,次の結果を得た.(1)噴霧の流動と分散の特性について,位相ドップラ法とミー散乱を用いて液滴の速度,粒径,通過頻度を測定した結果から,主方向は円錐液膜の母線よりもかなり内側に向いていることが前年度で明らかになっていた.今年度はその原因が液膜の表面張力と液膜内外の圧力差によることが明かとなり,これにより液膜の形状と液滴の主方向を予測できた.また液膜の存在によって空気流が大きく影響を受け,液滴の分散を変化させることがわかった.このようなノズル近傍の条件を現実の状況に対応させることが良い数値予測を得るのに不可欠であることがわかった.(2)噴霧の燃焼を数値予測するため,CO,H2の中間生成物を含む反応モデルを作成した.これを用いて乱流拡散火炎の数値計算を行い,実験をかなりよく予測できることを示した.これに基づき,噴霧燃焼の数値計算を行い,着火,燃焼,混合状況などを予測した.(3)パルスレーザレーリ散乱を多点同時検出することによって,温度の空間瞬時分布を測定し,乱流拡散火炎における乱れと温度波形の関係を調べた.温度変動波形の特徴や,乱れが増すにつれて最高および平均温度が低下する現象が見いだされた.(4)層流拡散火炎を素反応を用いた反応動力学と多成分拡散を考慮して数値解析した.とくに多成分拡散係数について,近似式を用いない方法によった.熱および成分の選択拡散によるエンタルピーやH2濃度の過不足が生じ温度の超過や減少が生じることを示した.また,火炎の曲率の影響,流速の影響等も明らかになった.

Spray combustion 焼 の と fire inflammation process construct を clear に し, そ れ ら を be で き る よ う に す る こ と に よ っ て, optimum combustion 焼 others type の determine と combustion 焼 suppression を may と す る こ と を purpose と し て research を い, times の を た. Results (1) spray scattered flow の と の features に つ い て, phase ド ッ プ ラ method と ミ ー scattered を with い て droplet の speed Degrees, particle size, through the determination of frequency を し た results か ら, principal direction は has drifted back towards ¥ cone liquid membrane の busbar よ り も か な り medial に to い て い る こ と が before annual で Ming ら か に な っ て い た. Our は そ の reason が と liquid membrane of the surface tension of liquid membrane の の inside and outside pressure difference に よ る こ と が Ming か と な り, こ れ に よ り liquid membrane の shape と droplet の principal direction を be で き た. ま た liquid membrane の is に よ っ て 気 air flow が big き く を by け, droplet の scattered を variations change さ せ る こ と が わ か っ た. こ の よ う な ノ ズ ル を now be nearly alongside の conditions の condition に 応 seaborne さ せ る こ と が good い the numerical be を have る の に not owe で あ る こ と が わ か っ た. (2) spray の combustion 焼 を the numerical be す る た め, CO, H2 の intermediate product contains を む anti 応 モ デ ル を made し た. こ れ を with い て turbulence company, spread the fire inflammation の the numerical computing を い, be 験 を か な り よ く be で き る こ と を shown し た . こ れ に base づ き, spray combustion 焼 の the numerical computing を い, burning, burning 焼, mix な ど を be し た. (3) パ ル ス レ ー ザ レ ー リ scattered を multi-point simultaneously 検 す る こ と に よ っ て, を determination し の space transient temperature distribution, turbulence company, spread the fire inflammation に お け る disorderly れ と temperature waveform の masato is を adjustable べ た. Temperature variations dynamic waveform is の 徴 や, disorderly れ が raised す に つ れ て highest お よ び low average temperature が す る phenomenon が see い だ さ れ た. (4) the laminar company, spread the fire inflammation を element against 応 を with い た the scattered を と 応 dynamics component company consider し て the numerical analytical し た. と く に components company, dispersion coefficient more に つ い て, approximant を with い な い method に よ っ た. Hot お よ び composition の sentaku company, scattered に よ る エ ン タ ル ピ ー や の H2 concentration had insufficient が raw の じ temperature more than や reduce が raw じ る こ と を shown し た. ま た, fire inflammation の の curvature effect, impact velocity の も Ming ら か に な っ た.

项目成果

小宮山 正治: "エキシマレ-ザ誘起蛍光とレ-リ散乱による火炎内酸素濃度と温度の測定" 日本機械学会論文集(B編). 57. 3961-3965 (1991)

Masaharu Komiyama：“通过准分子激光诱导荧光和瑞利散射测量火焰中的氧浓度和温度”日本机械工程师学会会刊（编辑 B）57. 3961-3965 (1991)。

Masaharu Komiyama: "Measurements of OH Concentration and Temperature in Diffusion Flame by Excimer LaserーInduced Fluorescence and Rayleigh Scattering" JSME Int.J.Ser.2. 34. 248-252 (1991)

小宫山正治：“准分子激光诱导荧光和瑞利散射测量扩散火焰中的 OH 浓度和温度” JSME Int.J.Ser.2 (1991)

Toshimi Takagi: "Numerical Simulation of Evaporation,Ignition and Combustion of Transient Sprays" Combustion Science and Technology. 75. 1-12 (1991)

高木俊美：《瞬态喷雾蒸发、点火和燃烧的数值模拟》燃烧科学与技术。

Toshimi Takagi: "Some Aspects of Numerical Analysis of Turbulent Gaseous and Spray Combustion" ASME/JSME Thermal Engineering Conference. 5. 107-112 (1991)

Toshimi Takagi：“湍流气体和喷雾燃烧数值分析的一些方面”ASME/JSME 热工程会议。

Toshimi Takagi: "Turbulent Transport of Momentum and Scalars in Swirling Flows with and without Combustion" International Symposium on Transport Phenomena in Thermal Engineering. (1993)

Toshimi Takagi：“有燃烧和无燃烧的旋流中动量和标量的湍流传输”热力工程传输现象国际研讨会。