Triple Flame形成のための最適濃度勾配条件と火炎特性

三重火焰形成的最佳浓度梯度条件和火焰特性

• 批准号: 14750130
• 负责人: 廣田 光智
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750130/
• 关键词: Triple Flame; 濃度勾配; ラジカル自発光強度; 火炎構造; 部分予混合火炎; ヒステリシス; レーリ散乱法; PIV; 相互干渉

本研究は乱流燃焼の安定化に重要な要素となる部分予混合燃焼の火炎端(Edge Flame)特性の把握とその最適燃焼条件を示すことを目的としている.この火炎端前縁には燃料と酸化剤の部分的な混合領域が存在し,Triple Flameと呼ばれる錨型形状となる.この火炎に対して実燃焼器内を模擬して濃度勾配を不均一に変化させることで火炎特性の変化を観察し,火炎端の安定性に最適な燃焼条件を明らかにする.本年度は,まずPIV(粒子画像流速測定法)とレーリ散乱法を用いた火炎面前方の流れ場及び濃度場の測定から火炎面曲率と局所燃焼速度について検討した.その結果,初期混合気流速及び燃料濃度勾配の組み合わせが異なる場合でも形成される火炎の曲率が等しい揚合には火炎面直前における局所の沸れ場及び濃度場は同一で,この曲率が等しければTriple Flameの局所燃焼速度は同一であることがわかった.次にこの濃度勾配を時間的に変化させて形成されるTriple Flameの応答を観察した.その結果,濃度勾配が緩やかな状態から急な状態へ変化する場合と,その逆の変化では,Triple Flameはヒステリシスを有する挙動を示した.これは火炎先端部付近の流れ場構造の変化によるもので,火炎の移動経路の長さが異なることが原因である.この火炎に対して16化学種25素反応を考慮した数値計算を行い検討した結果,濃度勾配が急な状態でOHラジカルが少なくなり,中間生成物のホルムアルデヒドが過濃側火炎面で多く排出されることがわかった.これは前年度の火炎発光から観察されるOHラジカル発光強度の結果とも対応している.このように濃摩勾配中の火炎は,急な濃度勾配よりも比較的緩やかな濃度勾配を維持することで燃焼強度が強い火炎形態を実現できるが,濃度の時間変化に対して安定状態へ戻りにくい構造であるため,制御が必要であることがわかった.

This study は turbulence combustion 焼 の stabilization に is key factor な と な る part to mix combustion 焼 の fire inflammation side (Edge) Flame features の grasp と そ を 焼 の optimal combustion conditions in す こ と を purpose と し て い る. こ の fire inflammation before end try に は fuel と acidification tonic の part な が exist し mixed areas, Triple Type Flame と shout ば れ る anchor shape と な る. こ の fire inflammation に し seaborne て be burning 焼 in を simulation し て concentration hook with a に を inequality - the さ せ る こ と で fire inflammation characteristic の variations change を 観 examine し, fire inflammation side の optimal 焼 な combustion conditions stability に を Ming ら か に す る. Portraits this year は ま ず PIV (particle velocity measurement) と レ ー リ を scattered method with い た before fire inflammation び れ の flow field and concentration field の determination か ら fire inflammation surface curvature と bureau 焼 flow に つ い て beg し 検 た. そ の as a result, the initial mixed 気 velocity and hook group match の み び fuel concentration and わ せ が different な る occasions で も form さ れ る fire inflammation の curvature が etc し い Yang or に は fire inflammation surface ahead に お け る bureau の び concentration and boiling れ field は same で こ の curvature が etc し け れ ば Triple Flame の bureau 焼 flow は same で あ る こ と が わ か っ た. Time に こ hook with を time に の concentration variations change さ せ て form さ れ る Triple Flame の 応 answer を 観 examine し た. そ の as a result, the concentration of hook with が slow や か な state か ら urgent state な へ variations change す と る situations, そ の inverse の variations change で は, Triple Flame は ヒ ス テ リ シ ス を have す る 挙 dynamic を shown し た. こ れ は fire inflammation apex of paying nearly の れ の flow field structure - the に よ る も の で, fire inflammation の mobile 経 の long way さ が different な る こ と が reason で あ る. こ の fire inflammation に し seaborne て 16 chemical species 25 element inverse 応 を consider し た line the numerical calculation を い beg し 検 た as a result, the concentration of hook with が な state で O H ラ ジ カ ル が less な く な り, intermediate product の ホ ル ム ア ル デ ヒ ド が over-strong side fire inflammation surface で く discharge さ れ る こ と が わ か っ た. こ れ は before annual の fire inflammation 発 light か ら 観 examine さ れ る OH ラ ジ カ ル 発 light intensity の results と も 応 seaborne し て い る. こ の よ う に の fire in concentrated the hook with phlogistic は, urgent な concentration hook with よ り も comparison slow や か な Concentration hook with を maintain す る こ と で が 焼 strength strong を い fire inflammation form be presently で き る が, concentration の time variations change に し seaborne て stable state へ 戻 り に く い tectonic で あ る た め, suppression が necessary で あ る こ と が わ か っ た.

项目成果

廣田 光智, 松尾亜紀子, 溝本雅彦: "Triple Flameにおける予混合火炎の火炎特性"日本機械学会論文集(B編). 69巻677号. 177-184 (2003)

Mitsutoshi Hirota、Akiko Matsuo、Masahiko Mizomoto：“三重火焰中预混合火焰的火焰特性”日本机械工程师学会会刊（编辑 B）第 69 卷，第 677 期。177-184（2003 年）。

廣田光智, 溝本雅彦, 升谷五郎: "濃度こう配の時間的変化に対するTriple Flameの応答"日本機械学会論文集(B編). 70巻691号(印刷中). (2004)

Mitsutoshi Hirota、Masahiko Mizomoto、Goro Masutani：“三重火焰对浓度梯度时间变化的响应”，日本机械工程师学会会刊（B 版），第 691 期（出版中）。

永井良卓, 廣田光智, 溝本雅彦: "Triple Flameの燃焼速度に及ぼす火炎面曲率の影響"日本機械学会論文集(B編). 70巻691号(印刷中). (2004)

Yoshitaka Nagai、Mitsutoshi Hirota、Masahiko Mizomoto：“火焰表面曲率对三重火焰燃烧速率的影响”，日本机械工程师学会会刊（B 版）（2004 年出版）。 ）

廣田光智, 松尾亜紀子, 溝本雅彦: "Triple Flameにおける予混合火炎の火炎特性"日本機械学会論文集(B編). 69巻677号. 177-184 (2003)

Mitsutoshi Hirota、Akiko Matsuo、Masahiko Mizomoto：“三重火焰中预混合火焰的火焰特性”日本机械工程师学会会刊（编辑 B）第 69 卷，第 677 期。177-184（2003 年）。