Study on Relative Scales between Fuel Clouds and Turbulence in a Transient High-Speed Combustion

瞬态高速燃烧中燃料云与湍流的相对尺度研究

基本信息

  • 批准号:
    12650188
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.62万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2000
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2000 至 2001
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Rapid mixing of fuel and air is essential to improve combustion in diffusion flames, and an understanding of the microscopic structure in the diffiision process is important. However, the relationship between the structure of the heterogeneous distribution of fuel clouds and the local turbulence structure is not well understood. Additionally there is no appropriate index for the analysis of degree and scale of the heterogeneity. This research investigates a method for identifying the homogeneity degree and the scale of clouds : in this study large-scale cluster of fluids, for example fuel vapor (or air), is termed "cloud". The method is based on the entropy concept of statistical dynamics, and it identifies the homogeneity degree of the fuel concentration. Entropy values increase with the progress of uniformity in diffusion processes, and by analyzing entropy values it is possible to identify the scale of the heterogeneity.The microscopic structure of turbulent jets and diesel spray flames were investigated using entropy analysis. The results show that the diffusion intensity is highest at the vicinity of the nozzle exit, and that the heterogeneity scale increases downstream along the spray axis, with smaller size scales remaining inside larger clouds. Downstream, small-scale structures diffuse while large-scale structures remain clear. The analysis was applied to a spray flame with jet impingement. The jet impingement clearly enhanced the combustion, and the entropy analysis indicated that the impingement broke fuel clouds into a number of clearly distinguishable clouds and this resulted in faster diffusion and faster completion of combustion. The research demonstrates the possibility of the entropy method.
燃料和空气的快速混合对于改善扩散火焰中的燃烧是至关重要的,而了解扩散过程中的微观结构是重要的。然而,燃料云的非均匀分布结构与局地湍流结构之间的关系还不是很清楚。此外,还没有合适的指标来分析异质性的程度和规模。本研究探讨了一种识别云的均匀程度和尺度的方法:在本研究中,大尺度的流体簇,例如燃料蒸汽(或空气),被称为云。该方法基于统计动力学中的熵概念,识别燃料浓度的均匀程度。在扩散过程中,随着均匀程度的提高,熵值也随之增大,通过对不均匀程度的分析,可以确定扩散过程的非均匀程度。结果表明,喷嘴出口附近的扩散强度最大,非均匀尺度沿喷雾轴向向下游增大,较小的尺度分布在较大的云团内部。在下游,小尺度结构扩散,而大尺度结构保持清晰。将该分析应用于具有射流冲击的喷雾火焰。喷流撞击明显地增强了燃烧,熵分析表明,撞击将燃料云分解成多个明显可区分的云团,从而导致更快的扩散和更快的燃烧完成。本研究论证了熵值法的可行性。

项目成果

期刊论文数量(46)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
湯山 亮, 村中 栄樹, 近久 武美, 菱沼 孝夫: "燃料蒸気塊の拡散現象に支配的な渦関連物理量に関する研究"日本機械学会年次大会講演会. 00-1(IV). 307-308 (2000)
Ryo Yuyama、Hideki Muranaka、Takemi Chikahisa、Takao Hishinuma:“控制燃料蒸气块扩散现象的涡流相关物理量的研究”日本机械工程师学会年会演讲 00-1(IV)(2000 年)。 )
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
T. Chikahisa, R. Yuyama, Y. Hishinuma: "A Metnod for Analyzing Heterogeneity Degree in Difrusion Process"Trans. of JSME(B). 67-658. 1563-1570 (2001)
T. Chikahisa,R. Yuyama,Y. Hishinuma:“一种分析扩散过程异质性程度的方法”Trans。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
R. Yuyama, T. Chikahisa, K. Kikuta, Y. Hishinuma: "Entropy Anaysis of Microscopic Diffusion Phenomena in Diesel Sprays"5th Int. Symp. on Diagnostics and Modeling of Combustion in IC Engines. (CD-ROM). 542-550 (2001)
R. Yuyama、T. Chikahisa、K. Kikuta、Y. Hishinuma:“柴油喷雾中微观扩散现象的熵分析”第 5 届 Int。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
湯山亮, 近久武美, 菱沼孝夫: "エントロピー法によるディーゼル噴霧内の拡散構造解析"日本機械学会論文集 (B編). 68-667. 68-667 (2002)
Ryo Yuyama、Takemi Chikahisa、Takao Hishinuma:“使用熵法进行柴油喷雾的扩散结构分析”日本机械工程师学会会刊(B 版)68-667(2002 年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
金子友海, 近久武美, 菱沼孝夫: "非定常噴流火災長さとNO量に関する数値シミュレーション"日本機械学会北海道支部第41回講演会講演概要集. 144-145 (2001)
Tomomi Kaneko、Takemi Chikahisa、Takao Hishinuma:“非定常喷射火长度和 NO 量的数值模拟”日本机械工程师学会第 41 届北海道分会摘要 144-145(2001 年)。
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  • 通讯作者:
    大平佳生,渡邉聡,伊賀由佳
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  • 批准号:
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  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 2.62万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
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知道了