レ-リ散乱法を用いた瞬時多点温度測定による乱流拡散火災構造の基礎的研究

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火災構造を調べる場合に瞬時の空間的温度分布の検出は重要な測定要因となる.レーザー・レ-リ散乱光は比較的散乱断面積が大きいために散乱光強度を測定するのには適している.ただし,散乱光強度は温度に反比例するために火炎内の高温度部では信号強度が減少し,S/N比が低下する.このため,高出力のNd:YAGパルスレーザ光を利用することで散乱光強度を強め,受光信号のノイズを軽減し,受光時間も短縮することができ,化学発光の影響を除去することができた.次にこのレーザー光の2倍波(532nm)を用いてレ-リ散乱光の瞬時多点同時測定を行うための装置を構成し,異なる乱れ強さの乱流拡散火炎に適用し瞬時火炎温度分布の測定を行った.燃焼ガスのレ-リ散乱断面積が空気とあまり変わらないようにするため水素と窒素を3:7の体積割合で混合したものを燃料として用い,燃料噴流と周囲空気流との間で拡散燃焼をさせた.レイノルズ数が高くなり温度変動が増すと,平均温度および瞬時温度の最高値が下がる傾向があることが認められた.この傾向はレイノルズ数が高い場合に顕著で,1000K以下になる場合も生じた.また,温度変動のrms値が火炎の両側で大きくなっているのは小さいスケールの乱れよりもむしろ大きなスケール乱れが支配的であると考えられる.火炎内部では温度の確率分布の広がりが大きくなり,様々な当量比で燃焼したガスが混合していることが予想できる.