高負荷燃焼における乱流および固体壁の効果に関する化学動力学的研究

高负荷燃烧中湍流和固壁效应的化学动力学研究

• 批准号: 62603530
• 负责人: 福谷 征史郎
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Kyoto 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: 1987
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1987 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-62603530/
• 关键词: 乱流火炎; 多次元シュリーレン法; 化学反応モデル; 消炎; 冷却固体壁

今年度は, (1)屈折率勾配で表した火炎内乱れを実験的に評価するために, 火炎内乱れの測定法およびデータ解析法を確立し, それと並行して, (2)乱流火炎モデルの基礎となるべき層流火炎に対する化学反応モデルを設定し, 得られたモデルを用いて固体壁近傍の火炎の挙動を解析した.まず, 火炎内乱れの実験的評価については, He-Neレーザを光源とする多次元シュリーレン法を用いて火炎内の屈折率勾配の分布を透過光強度の変化に変え, それを空間的に微小な距離だけ隔てて置いた2個のフォトダイオードによって電気信号として取り出すという方法を採用した. 得られた火炎中の2点での透過光強度の時間的な変化の間の相互相関係数が最大となる時間遅れから, 火炎内乱れが火炎内の微小距離を通過するのに要する時間を求めて, 乱れの移動速度を算出した. この方法を用いて相互相関係数を求める時間間隔を変えることによって, 長い時間にわたる乱れの平均移動速度から, 比較的短い時間の移動速度までを得ることができ, また火炎内の2点間の距離を変えることによって, 乱れの規模を評価することができた. さらに異なる方向の2点間の透過光強度の変化を同時に測定することによって火炎内乱れの移動速度を多次元的に求められることが確かめられた.層流火炎の計算機シミュレーションについては, 水素-空気予混合火炎を対象として, 9種類の化学種の間に生じる21組の素反応を考慮した軸対称火炎に対する化学反応モデルを設定し, そのモデルを用いて冷却固体壁に衝突する層流予混合火炎の挙動を解析した. その結果, 火炎の伝幡に必要な活性化学種は固体壁表面で消失するのではなく, 表面近傍の気相中で再結合反応によって安定化され, 消炎することが明らかになった. また, 壁近傍で温度が急激に低下する付近から軸方向の伝導によって熱エネルギーが固体壁表面へ移動してくることがわかった.

This year, (1) the refractive index matching table is used to evaluate the fire disturbance, and the determination method and analysis method of the fire disturbance are established, and (2) the chemical reaction of the turbulent fire disturbance is set, and the analysis of the fire disturbance near the solid wall is obtained. In addition, the evaluation of fire disturbance is carried out by using the method of multi-element analysis of the distribution of refractive index in the fire, the variation of transmitted light intensity, and the method of extracting electric signal from the space with small distance. The correlation coefficient between the transmission light intensity at two points in the fire is obtained. The correlation coefficient between the transmission light intensity at two points in This method uses the correlation coefficient to calculate the time interval, the average moving speed of the chaos in the long time, and the moving speed of the chaos in the short time. The change of transmitted light intensity between two points in different directions is measured simultaneously. The computer system of laminar flow flame is composed of water and air for mixed flame analysis, 21 groups of chemical reactions among 9 kinds of chemical species are considered, and the chemical reactions of laminar flow flame for mixed flame analysis are set according to the axis. As a result, the active chemical species necessary for inflammation disappear from the surface of the solid wall, and recombine with the anti-inflammatory agent in the gas phase near the surface. The temperature near the wall is rapidly decreasing, and the heat transfer in the axial direction is rapidly increasing.