レーザ螢光法による燃焼反応速度の測定とそのストキャスティツク・モデリング

激光荧光测量燃烧反应速率及其随机建模

• 批准号: 01627007
• 负责人: 小森 悟
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1989
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1989 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-01627007/
• 关键词: 反応乱流; ストキャスティツクモデル; 燃焼; レーザ螢光法

互いに反応性をもつ二つの物質が乱流場に予混合の無い状態で供給される場合の混合反応機構を解明することは、乱流拡散燃焼の機構の解明と燃焼速度の評価を行うに当たって重要である。しかし、この混合反応現象を解明するに当たり問題となるのは、二成分反応物質の瞬間濃度の連続同時測定が難しいため、混合反応機構の解明や、そのモデル化に欠かせない濃度統計量の情報が制限されていることである。本研究では、この濃度統計量の測定をレーザ螢光法を用いて行い、その結果を基にして、乱流場での混合反応機構の解明を試みてきた。本年度は、火災のように拡散律速の極限として、しばしば、考察対象になるfast chemistryの(反応速度定数が無限大に近い反応)乱流場合で、濃度統計量の測定を行い、確率過程に基づいたストキャスティックモデルとの比較検討を行った。実験は、予混合の無い状態にある酸とアルカリ溶液の間の瞬間二次反応を伴う格子乱流場で、レーザ螢光法と電気伝導度法を用いて二成分反応物質の瞬間濃度の連続同時測定法する方法を世界に先駆けて開発し、その方法を用いて濃度統計量の評価と混合反応機構の考察を行った。その結果、次のことが明らかになった。(1)予混合されていない二成分(酸ーアルカリ)の流体層からなる瞬間反応を伴う剪断力のない格子乱流場での反応は、初期領域で急速に進行し、下流領域に行くに従い遅くなる傾向にある。また、二層流れの中心面で主に反応が進むため、反応物の時間平均濃度や濃度変動強度は断面中心に対して非対称性を示す。さらに、下流領域では反応物の濃度変動強度の減衰傾向は、自己相似性が成立する反応の無い場合の減衰傾向とは大きく異なり、減衰速度がかなり弱まる。(2)瞬間反応を伴う格子乱流場での実験結果をストキャスティツクモデルは定性的によく説明することができる。

The interaction between two substances is important for the evaluation of the combustion velocity and the mechanism of turbulent dispersion combustion. The simultaneous determination of instantaneous concentrations of two-component antimatter substances is difficult to solve when the mixed reaction mechanism is solved. In this study, the determination of concentration statistics by fluorescence method was carried out, and the results were analyzed based on the mixed reaction mechanism of turbulent flow. This year, the limit of dispersion rate of fire and fire, the comparison of fast chemistry and concentration statistics, and the comparison of accurate process were discussed. The simultaneous determination of instantaneous concentrations of two-component reactants by fluorescence and electrical conductivity methods in mixed and non-mixed solutions was developed and methods were used to evaluate concentration statistics and mixed reaction mechanisms. The result is that the second time, the second time, the third time. (1)The mixing of two components (acid and chlorine) in the fluid layer is accompanied by shear force, lattice turbulence, rapid progress in the initial field, and reverse movement in the downstream field. The center plane of the two layers is opposite to each other, and the time-average concentration and dynamic intensity of the two layers are opposite to each other. In addition, in the downstream field, the concentration of the anti-corrosion substance changes, the attenuation tendency decreases, the self-similarity increases, the attenuation tendency decreases, and the attenuation speed decreases. (2)The result of the transient lattice turbulence is that

项目成果

Satoru KOMORI: "The effects of Turbulent Mixing on the Correlation between the Species Concentration Fluctuation in NonーPremixed Reacting Flow" Journal of Fluid Mech.(1990)

小森悟：“湍流混合对非预混反应流中物种浓度波动相关性的影响”流体力学杂志（1990）

Satoru KOMORI: "Concentration Statistics in ShearーFree GridーGenerated Turbulence with a SecondーOrder Rapid Reaction" Proc.of 3rd European Turbulence Conference. (1990)

Satoru KOMORI：“具有二阶快速反应的剪切自由网格生成湍流中的浓度统计”，第三届欧洲湍流会议论文集（1990 年）。

小森悟: "流体力学の発展 第6章化学反応と乱流" 朝倉書店, 200 (1990)

小森悟：《流体力学的发展第6章化学反应和湍流》朝仓书店，200（1990）

Satoru KOMORI: "Simultaneous Measurements of Instantaneous Concentrations of Two Species being Mixed in a Turbulent Flow by Using a Combined LaserーInduced Fluorescence and LaserーScattering Technique" Physics of Fluids A. 1. 349-352 (1989)

Satoru KOMORI：“使用组合的激光诱导荧光和激光散射技术同时测量在湍流中混合的两种物质的瞬时浓度”流体物理 A. 1. 349-352 (1989)