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乱流予混合火炎の壁面近傍挙動の解明と表面反応モデルの構築

湍流预混火焰近壁行为的阐明及表面反应模型的构建

基本信息

批准号：
23246036
负责人：
宮内敏雄
金额：
$ 14.06万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

多くの実用燃焼器内の流れは,高レイノルズ数乱流燃焼状態にあり,乱流火炎と壁面の干渉が燃焼器全体の熱効率を支配している,火炎と壁面の干渉は,火炎が壁面に平行に衝突するHead on quenching(HOQ)と火炎が壁面に対して垂直に伝播するSide wall quenching(SWQ)に分類されるが,実用燃焼器で用いられている乱流火炎では,これらが混在しており,火炎と壁面の複雑な干渉が生じている.本研究では,詳細化学反応機構を考慮に入れた超並列GPUクラウドによる直接数値計算(DNS)及び高解像度時系列粒子画像速度計(PIV)とOHラジカル及びCHラジカルの高時間分解能平面レーザ誘起蛍光法(PLIF)等を組み合わせた多次元複合光学計測を用いて,燃焼室壁面での表面反応モデルを構築し,乱流予混合火炎と壁面の干渉機構を明らかにすることを目的としている.本年度は,高精度表面反応モデルの構築,乱流火炎の壁面近傍挙動と壁面熱損失特性及びそれらに対する燃料種,当量比,壁温及び乱流特性の影響の解明に重きをおいて研究を行う計画であった.表面反応モデルについては,層流条件での光学計測とDNSを比較検討することで,最適なモデル構築を行い,構築された表面反応モデルを用いて自動車エンジンを模擬した定容容器内乱流予混合燃焼のDNS及び複合光学計測を行うことで,乱流火炎の壁面近傍挙動と壁面熱損失特性を明らかにする予定であった.本年度1年間で,上述の高精度表面反応モデルの構築,乱流火炎の壁面近傍挙動と壁面熱損失特性及びそれらに対する燃料種,当量比,壁温及び乱流特性の影響の解明する予定であったが,研究期間が約1ヶ月に短縮されながらも,閉空間内の乱流予混合火炎の壁面近傍挙動と壁面熱損失特性を明らかにし,国際学会にて発表おこなうとともに,本研究に必要な情報収集を行った.

The heat efficiency of the burner as a whole is dominated by turbulent flame and wall dryness. The flame and wall dryness are parallel to each other. Head on quenching(HOQ) and Side wall quenching(SWQ) are classified into two categories: turbulent flame and wall dryness. The fire is mixed in the wall and the wall is mixed in the dry. In this study, the detailed chemical reaction mechanism is considered, including the direct numerical calculation (DNS) and high resolution time series particle image velocimeter (PIV), OH and CH, high time resolution planar induced fluorescence (PLIF), etc., and the construction of the surface reaction structure of the combustion chamber wall. Turbulence to mix fire and wall dry mechanism This year, a research project was conducted to investigate the effects of high precision surface turbulence on wall heat loss characteristics and wall heat loss characteristics of turbulent flame and on fuel species, equivalence ratio, wall temperature and turbulence characteristics. Surface reflection measurement under laminar flow conditions and DNS comparison; optimal design; surface reflection measurement; simulation; turbulence in a constant volume vessel; mixed combustion; DNS and complex optical measurement; wall motion; wall heat loss characteristics; and During this year, the construction of the above-mentioned high-precision surface turbulence model, the wall motion and wall heat loss characteristics of turbulent flames, and the related fuel species, equivalence ratio, wall temperature, and turbulence characteristics were analyzed. The study period was shortened to about 1 month. The wall motion and wall heat loss characteristics of turbulent mixed flames in closed space were clearly analyzed. The International Society for Research and Development (ISD) has developed a collection of information necessary for this study.