高温燃焼ガス中に噴射された予混合気流の着火・燃焼挙動の観察

注入高温燃烧气体的预混气流点火和燃烧行为观察

• 批准号: 13750182
• 负责人: 渕端 学
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Kinki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750182/
• 关键词: 乱流燃焼; 着火; 火炎構造; 予混合燃焼; 高速度撮影; 振動燃焼; 高温空気燃焼

炉内は,通常高温の既燃ガスが充満もしくは循環している.そこに噴射された予混合気の噴流(もしくは噴流界面)が着火と消炎を繰り返す,もしくは浮き上がりと再付着を繰り返すという振動燃焼の機構は,概念的には広く受け入れられている.しかし,その詳細なメカニズムと発生条件が明確化されているとは言えない.本研究は,予混合噴流の着火・燃焼挙動を観察することにより,着火機構や過渡的な火炎構造に関する知見を得ることを目的とする.本年度は着火現象に同期した温度計測,火炎発光計測を行い,着火時の燃焼反応進行過程を観察した.その結果,以下のよう過去とが分かった.噴流先端部分の予混合気塊は定常流が形成されている場合よりも強いせん断混合を受けるため,層流火炎面を形成できず,周囲既燃ガス流との混合により分散反応的に燃焼する.層流火炎構造は噴流先端より少し後流の位置で,ノズルから少し離れた位置(50〜150mmで主流当量比によって異なる)で最初に形成され,そこから上流方向に伝播して行ったのち,乱流遷移して定常なしわ状層流火炎を形成する.この際の火炎伝播速度は,最初に伝播火炎が形成される付近では早く,噴流全体に伝播火炎が広がっていく過程では少し減速するような挙動となる.これは,伝播火炎発生初期には,その近傍に予混合気と周囲既燃ガスとの混合層が形成されており,局所的に燃焼速度の速い混合気が形成されているため,瞬間燃焼速度が速くなると考えられる.通常の乱流燃焼において,乱れによる局所消炎とそれに続く再着火の際の燃焼速度の増減が,振動燃焼のきっかけや,燃焼騒音の発生原因となっていることが推測された.

High temperature furnace は, usually の is burning ガ ス が charge against も し く は cycle し て い る. そ こ に jet さ れ た to mix 気 の jets (も し く は jets interface) が と fire antiphlogistic を Qiao す り return, も し く は float on き が り と dollars. the を Qiao り return す と い う vibration combustion 焼 は の mechanism, the concept of に は hiroo く by け into れ ら れ て い る. し か し, そ の な in detail The conditions for the occurrence of メカニズムと are が made clear: されて メカニズムと ると されて えな えな. は, this study to the mixed flow の is on fire, burning 焼 挙 dynamic を 観 examine す る こ と に よ り, fire agency や transition な fire inflammation に masato す る knowledge を have る こ と を purpose と す る. The same period this year は fire phenomenon に し た thermometer measurement, fire inflammation 発 light measuring を い, fire の when combustion 焼 anti 応 process を 観 examine し た. そ の as a result, the following の よ う past と が points か っ た. Jet apex part の to mix 気 block は steady flow が form さ れ て い る occasions よ り も strong い せ ん mixed を broken by け る た め, layer of filariasis inflammation を form で き ず, weeks 囲 both combustion ガ ス flow と の mixed に よ り distract the 応 に combustion 焼 す る. Layer filariasis infection structure は jet apex よ り し less flow で の position, after ノ ズ ル か ら し less from れ た location (50 ~ 150 mm で mainstream equivalent than に よ っ て different な る) で に initially formed さ れ, そ こ か ら upper direction に 伝 sowing し て line っ た の ち, turbulence migration し て constant な し わ layer filariasis infection を form す る. こ の interstate の fire inflammation 伝 は seeding rate, the most Early に 伝 sowing fire inflammation が form さ れ る paying nearly で は く earlier, jet all に 伝 sowing fire inflammation が hiroo が っ て い く process で は し less deceleration す る よ う な 挙 dynamic と な る. こ れ は, 伝 sowing early fire inflammation 発 raw に は, そ の nearly alongside に to mix 気 囲 と weeks both combustion ガ ス と の mixing layer が form さ れ て お り, bureau of に combustion 焼 speed の speed い mixed 気 が form さ れ て い Youdaoplaceholder0, instant burning 焼 speed が speed くなると test えられる. Usually の turbulence combustion 焼 に お い て, disorderly れ に よ る bureau antiphlogistic と そ れ に 続 く to fire the event の の combustion 焼 の raised が reduction speed, vibration combustion 焼 の き っ か け や, burning 焼 騒 sound の 発 born reason と な っ て い る こ と が speculation さ れ た.

项目成果

Manabu Fuchihata, Tamio Ida, Yukio Mizutani, Masashi Katsuki: "Observation of Flame Structure in Low Damkohler Number Fields"18th International Colloquium on the Dynamics of Explosions I and Reactive Systems Proceedings. (CD-ROM-#140). (2001)

Manabu Fuchihata、Tamio Ida、Yukio Mizutani、Masashi Katsuki：“低 Damkohler 数场中火焰结构的观察”第 18 届爆炸动力学国际学术讨论会 I 和反应系统论文集。

水野 諭, 渕端 学, 井田民男, 水谷幸夫: "閉塞流の圧力波が予混合/非予混合火炎の形状に及ぼす影響"第40回燃焼シンポジウム講演論文集. 193-194 (2002)

Satoshi Mizuno、Manabu Fuchibata、Tamio Ida、Yukio Mizutani：“阻塞流压力波对预混/非预混火焰形状的影响”第 40 届燃烧研讨会论文集 193-194 (2002)。

水谷幸夫, 渕端 学: "高温燃焼ガス中に噴射された予混合気噴流の燃焼挙動"日本機械学会RC192燃焼装置における火炎安定限界の拡大を目指す研究分科会研究報告書. 中間. 105-112 (2002)

Yukio Mizutani、Manabu Fuchibata：“注入高温燃烧气体的预混射流的燃烧行为”旨在扩大日本机械工程师学会中级 RC192 燃烧设备火焰稳定性极限的研究小组的研究报告。 112（2002）

水谷幸夫, 渕端 学: "低ダムケラ-数乱流火炎の構造と制御"RC173乱流燃焼の最適制御技術研究分科会 研究報告書. 最終. 137-140 (2001)

Yukio Mizutani，Manabu Fuchibata：“低坝克拉数湍流火焰的结构和控制”RC173湍流燃烧优化控制技术研究小组研究报告137-140。

Shohji TSUSHIMA, Manabu FUCHIHATA et al.: "Measurement of instantaneous 2-D velocity field and local chemiluminescence in a premixed-spray flame by PIV and MICRO system"Laser Techniques for Fluid Mechanics : Selected Papers from the 10th International Sym

Shohji TSUSHIMA、Manabu FUCHIHATA 等人：“通过 PIV 和 MICRO 系统测量预混喷雾火焰中的瞬时二维速度场和局部化学发光”《流体力学激光技术：第十届国际研讨会论文选》