火災旋風及び火災消火時の熱遮断に対するふく射・対流複合伝熱の数値解析

灭火过程中火旋风和热切断辐射与对流联合传热数值分析

• 批准号: 15760122
• 负责人: 酒井 清吾
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Yokohama National University (2004)Tohoku University (2003)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760122/
• 关键词: ふく射; 対流; 複合伝熱; 散乱媒体; ガスモデル; 非等方散乱; ミスト

火災旋風は、火災現場に旋回流の流れ場が発生することで生じる複雑な熱流動場で、通常の火災よりも甚大な被害をもたらす。また、熱遮断は、工業的災害や火災、素材加工用の火炉の設計、更にはロケットの再突入などを考える上で重要である。火災が発生した場合、周囲の構造物が非常に強いふく射に曝されるため、熱遮断に効果のあるもので表面を覆う。さまざまな熱遮断に関する方法の中でも、水の噴霧は火災などから物を守るためによく行われている。したがって、火災旋風や火災の消火に対して、分光学的特性を考慮に入れたふく射伝熱と流動場を統一的に取り扱う解析を行うことは、火災の広がりを抑え、熱遮断を効率的に行う上で非常に有効である。昨年度の2次元ふく射・対流複合伝熱の数値解析を発展させ、本年度は、火災旋風及び火災消火時の熱遮断に対して、(1)火災旋風の誘因となる旋回流の数値解析、(2)分散媒体及びふく射性ガスの波長依存性を考慮したふく射伝熱解析の高速化、(3)ふく射計算と流動計算の計算格子の統一的な取り扱い、および(4)実際の火災時を模擬したふく射・対流複合伝熱の数値解析を3次元で行った。その結果、市販の数値解析コードを用いて、旋回流の数値解析を行うことができた。次に、水滴または煤を模擬した炭素粒子を分散媒体として考え、ふく射性ガスの波長依存性を考慮したふく射伝熱解析が可能となり、ふく射計算と流動計算の計算格子を統一的に取り扱って、複合伝熱解析を行うことができた。特に、水滴粒子による散乱が自然対流を抑制することが明らかとなり、開発した解析手法を火炉内の熱流動解析に適用することができた。以上より、目的とした、火災旋風や火災、燃焼炉内の熱流動などの現象を模擬できる数値解析手法の開発が達成され、十分な研究成果が得られた。

Fire cyclone, fire site rotation flow field generated, generated, heat flow field, usually very large fire victims The design of furnaces for material processing, thermal interruption, industrial disasters, fires, and re-intrusion are important. When fire occurs, the surrounding structure is extremely strong, and the surface is covered with heat. The method of heat interruption, water spray and fire protection The characteristics of fire cyclone and fire suppression are taken into account. The characteristics of radiation heat and flow field are analyzed uniformly. The characteristics of fire cyclone and fire suppression are very important. The numerical analysis of two-dimensional radiation and convection complex heat transfer in the past year has been developed; the thermal interruption of fire cyclone and fire extinction in the current year;(1) the numerical analysis of fire cyclone and convection;(2) the consideration of wavelength dependence of dispersion medium and radiation;(3) the unified selection of radiation calculation and flow calculation lattice;(4) Real-time fire simulation, radiation analysis, numerical analysis of complex heat transfer, and three-dimensional operation. The result of the analysis of the market value is that the value of the rotation flow is determined by the value of the rotation. Second, water droplets, coal particles, dispersion media, radiation, wavelength dependence, radiation thermal analysis, radiation calculation, flow calculation, calculation lattice, unified selection, composite thermal analysis, flow calculation, etc. The method of analyzing the heat flow in the furnace is applicable to the suppression of the scattering of water droplets. The development of numerical analysis method and simulation of fire cyclone, fire and heat flow phenomenon in combustion furnace are achieved.

项目成果

M.Khoukhi, S.Maruyama, S.Sakai, M.Behnia: "Combined non-gray radiative and conductive heat transfer in solar collector glass cover"Solar Energy. Vol.75. 285-293 (2003)

M.Khoukhi、S.Maruyama、S.Sakai、M.Behnia：“太阳能集热器玻璃盖中的非灰辐射和传导传热相结合”太阳能。

酒井清吾, 円山重直: "ミスト雰囲気中のふく射-対流複合伝熱の数値解析"第41回日本伝熱シンポジウム講演論文集,富山. (印刷中). (2004)

Seigo Sakai、Shigenao Maruyama：“雾气中辐射-对流组合传热的数值分析”第 41 届日本传热研讨会论文集，富山（2004 年）。