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直接数値計算及びレーザ計測による乱流燃焼機構の解明

通过直接数值计算和激光测量阐明湍流燃烧机理

基本信息

批准号：
00J10217
负责人：
齊藤敏彦 (2002)
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2002
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-00J10217/
关键词：
乱流燃焼火炎構造直接数値計算 LIF PIV

项目摘要

本研究は,乱流燃焼機構の解明を目的としており,詳細化学反応機構を考慮に入れた乱流予混合火炎の直接数値計算による数値的な研究とPLIF等のレーザ計測を用いた実験的研究からなる.直接数値計算を用いた数値的研究では,前年度に引き続き,詳細化学反応機構と輸送係数・熱物性値の温度依存性を考慮に入れた二次元一様等方性乱流中を伝播するメタン・空気乱流予混合火炎の直接計算を種々の条件について行い、その結果と水素・空気乱流予混合火炎の直接数値計算結果の比較を行った.乱流強度の増加と共に,火炎面に作用する強い歪み速度により局所火炎厚さは薄くなり,水素・空気乱流予混合火炎では,濃度勾配の増加によるO_2の拡散速度の増大により熱発生率への寄与の大きな素反応が促進され,層流火炎よりも高い熱発生率を示す火炎要素の存在する確率が高くなることを明らかにした.これに対して,メタン・空気乱流予混合火炎ではH原子の予熱帯への拡散により,H原子の消費反応におけるR53:CH_4+H⇔CH_3+H_2の寄与が大きくなり,連鎖分岐反応で生成されるO原子濃度が低くなる.そのため,熱発生率への寄与の大きなR10:CH_3+O⇔CH_2O+Hが抑制され,火炎全体で熱発生率が層流火炎の場合よりも低下することを明らかにした.レーザ計測を用いた実験的研究においては,前年度に行ったCHを対象としたPLIF計測を発展させ,スワール・バーナにおいて乱流予混合火炎のOH/CH同時PLIF計測を行った.PLIF計測結果と熱線流速計による速度計測結果及び3次元直接数値計算結果との比較から,乱流中の火炎面の湾曲のスケールや既燃ガス中に形成される未燃予混合気塊などの火炎構造を明らかにした.また,乱流燃焼場中の速度分布をリアルタイムに計測することが可能な高時間・空間分解能時系列PIV法を開発し,非燃焼の噴流を対象にして基礎的な実験を行った.

The purpose of this study is to clarify the explanation of the turbulent combustion mechanism and to consider the detailed chemical reaction mechanism to determine the direct data of the turbulent mixing flame. Research on the use of direct numerical calculations and direct numerical calculations. The research of the previous year was carried out, and the detailed chemical reaction mechanism and temperature dependence of the transport coefficient and thermophysical properties were considered in the second dimension.様In the isotropic turbulence, the direct calculation of the direct calculation of the turbulent flow and the mixed fire is the condition of the turbulent flow and the result of the water element.・Comparison of direct numerical calculation results of air turbulence and mixed flames. The intensity of turbulence increases and the intensity of flames increases, and the effect of flame surface increases. The fire speed is thick and the fire is thin, the water and air turbulence are mixed with the fire, the concentration is mixed with the fire and the speed is increased by O_2の拡The degree of increase in the rate of heat rash is high, and the high rate of heat rash is high, and the high rate of heat rash is indicative of the presence of fire elements. In the high accuracy of the high accuracy, the H atoms are mixed with the flames, and the H atoms are heated.の拡sanにより,H atom's consumer reaction におけるR53: CH_4+H⇔CH_3+H_2の发与が大きくなり, even Lock bifurcation reaction is generated by low O atomic concentration, low heat generation rate, high heat generation rate, large R10: CH_3+O⇔ CH_2O+H suppresses the heat growth rate of the overall flame, and the laminar flow flame condition reduces the heat generation rate. Research on the use of measurement and measurement, the research on the previous year's measurement and measurement, and the research on the measurement and measurement of the previous year.ーナにおいてturbulent flow mixed with flames OH/CH and PLIF measurement at the same time. PLIF measurement results and hot wire flow meter speed The degree measurement results and the 3-dimensional direct numerical value calculation results are compared. The fire structure of the unburned pre-mixed fire block, the velocity distribution in the turbulent combustion field, and the measurement of the fire flame structure. It is possible to use high time and space decomposition energy series PIV method to open the method, and the non-combustible burning jet flow image is based on the PIV method.