水素乱流燃焼機構の解明

氢湍流燃烧机理的阐明

基本信息

  • 批准号:
    08225209
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.92万
  • 依托单位:
  • 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:
    1996
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1996 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

水素乱流燃焼はエンジン内燃焼,ガスタービン燃焼など広い範囲で観察される現象であるが,乱流場と化学反応が相互に干渉し合う非常に複雑な現象であるため,その機構解明は十分に行われていない.高効率の実用燃焼器を設計・開発するためには,乱流状態で燃焼している予混合火炎の諸特性を精度良く予測可能な乱流燃焼モデルを構築する必要がある.本研究では乱流予混合火炎の伝播機構及びフラクタル特性などを明らかにするために,高次精度差分法とスペクトル法を用いて,二次元一様等方性乱流中を伝播する水素・空気乱流予混合火炎の直接数値計算を行った.化学反応機構としては9化学種21素反応からなる詳細化学反応機構を用い,輸送係数・物性値の温度依存性を考慮に入れた.局所火炎厚さの確率密度関数は層流火炎厚さよりも小さな値でピークを示し,火炎面が未燃側に凸の場合局所火炎厚さは厚くなり,既燃側に凸の場合薄くなることを明らかにした.局所熱解放率は,火炎面の曲率と密接に関係しており,火炎面が既燃側に凸の場合熱解放率が大きくなり,未燃側に凸の場合熱解放率は小さくなることを明らかにしたが,これは水素と酸素の拡散係数の違いにより,局所的な火炎構造が変化するためである.また,局所熱解放率と火炎面の接線方向の歪み率の間には相関があり、当量比が大きな場合接線方向の歪み率の増加とともに局所熱解放率はほぼ線形に増加することを明らかにした.乱流予混合燃焼に対する乱流燃焼モデルを構築するために,直接数値計算により得られた火炎面に対してフラクタル解析を適用した.この結果,二次元一様等方性乱流中を伝播する水素乱流予混合火炎は明確なフラクタル特性を示すことが明らかとなり,そのフラクタル次元は非反応性二次元乱流中のscalar等値線のフラクタル次元とほぼ一致することが明らかになった.
Turbulent combustion of water element is the phenomenon of internal combustion, which is caused by the interaction of turbulent potential flow and chemical reaction. High efficiency practical burner design, development, turbulent combustion, mixing characteristics, accurate prediction, possible turbulent combustion, construction, etc. In this paper, the propagation mechanism and characteristics of mixed flame in turbulent flow are studied. The high-order differential method and the high-order differential method are used. The direct numerical calculation of mixed flame in turbulent flow in two-dimensional isotropic turbulence is carried out. Chemical reaction mechanism 9 Chemical species 21 Chemical reaction mechanism detailed Chemical reaction mechanism application, transport coefficient, physical properties and temperature dependence are considered. The accuracy density of the flame thickness is different from that of the laminar flame thickness. The flame surface is convex on the unburned side. The local heat liberation rate is related to the curvature of the flame surface. When the flame surface is convex on the burning side, the local heat liberation rate is large. When the flame surface is convex on the unburning side, the local heat liberation rate is small. The heat release rate of the station and the deviation rate of the connection direction of the fire surface are related to each other, and the deviation rate of the connection direction increases when the equivalence ratio increases. Turbulent combustion is a problem that can be solved by direct numerical calculation. As a result, the water element turbulence in the quadratic isotropy turbulence is transmitted to the mixed flame, and the characteristics of the mixed flame are clearly shown.

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
T.Miyauchi,M.Tanahashi,Y.Imamura and Y.Nada: "Structure and Fractal Characteristics of H_2-Air Turbulent Premixed Flames" Asia-Pacific Conference on Combustion(ASPACC97). (講演予定). (1997)
T. Miyauchi、M. Tanahashi、Y. Imamura 和 Y. Nada:“H_2 空气湍流预混火焰的结构和分形特征”亚太燃烧会议(ASPACC97)(预定讲座)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
T.Miyauchi,M.Tanahashi,K.Sasaki and T.Ozeki: "Vortex-Flame Interaction in Diffusion Flames" Transport Phenomena in Combustion. 2. 1095-1105 (1996)
T.Miyauchi、M.Tanahashi、K.Sasaki 和 T.Ozeki:“扩散火焰中的涡流-火焰相互作用”燃烧中的传输现象。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
宮内敏雄,店橋護,名田護: "乱流燃焼速度増大機構のDNSによる解明" 第34回燃焼シンポジウム講演論文集. 62-64 (1996)
Toshio Miyauchi、Mamoru Tenhashi、Mamoru Nada:“利用 DNS 阐明湍流燃烧速率增加机制”第 34 届燃烧研讨会论文集 62-64 (1996)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
宮内敏雄,店橋護,今村征寛: "水素・空気乱流予混合火炎のフラクタル特性" 第10回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 94-95 (1996)
Toshio Miyauchi、Mamoru Tenbashi、Masahiro Imamura:“氢-空气湍流预混火焰的分形特征”第十届计算流体动力学研讨会论文集 94-95(1996)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
宮内敏雄,店橋護,神谷英行: "水素・酸素拡散火炎の直接数値計算" 第7回計算流体シンポジウム講演論文集. 179-180 (1996)
Toshio Miyauchi、Mamoru Tenhashi、Hideyuki Kamiya:“氢和氧扩散火焰的直接数值计算”第七届计算流体研讨会论文集179-180(1996)。
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    宮内 敏雄;T. Miyauchi
  • 通讯作者:
    T. Miyauchi
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    $ 1.92万
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知道了