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流体力学的な変動を考慮した消火剤の火炎抑制機構に関する研究

考虑水动力波动的灭火剂抑焰机理研究

基本信息

批准号：
04J09564
负责人：
後藤田浩
金额：
$ 1.47万
依托单位：
National Research Institute of Fire and Disaster.
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

平成17年4月から半年間,米国ローレンスバークレー国立研究所(LBNL)に滞在し,浮力により誘起される予混合ブンゼン火炎先端部の振動機構を調べた。ブンゼン火炎先端部の振動には,火炎面背後の燃焼生成物と周囲大気との境界に形成される界面の不安定性(ケルビンヘルムホルツ型不安定)が重要な役割を演じている。本研究では,界面の不安定化によって生じる環状渦と火炎先端部の振動の連動性に着目した。レーザー偏光法とPIVを組み合わせた新しい位相固定計測手法を導入し,ブンゼン火炎と燃焼生成物の流れ場の構造を明らかにした。その結果,環状渦がブンゼン火炎先端部の側面を通過する際に,火炎先端部の顕著な流速変動が誘起されることが明らかになった。帰国後,小型プール火炎の振動現象(Puffing現象)の発生条件並びにその挙動について実験的に検討した。Puffing発生条件として,臨界発熱量が重要な指標となることを示した。また,小型プール火炎の挙動は,燃料容器径の増加に伴い定常から周期振動を経て準周期振動に移行することを,カオス時系列解析により定量的に示した。LBNLで導入したレーザー計測システムを適用し,Puffing現象の詳細なメカニズムを解明していくことが,今後の重要な課題である。本研究では決定論的カオス理論で代表される位相空間上での幾何学構造(フラクタル次元)・軌道不安定性(軌道並行速度法,リャプノフ指数)に着目しながら,複雑な振動現象の新しい評価方法の構築も試みた。固体材料表面における着火現象,ブンゼン火炎先端部の振動現象,プール火炎のPuffing現象に及ぼす浮力の重要性を明らかにしながら,振動挙動の新しい評価方法を提案した。

During the first half of April 17, 2017, the vibration mechanism of the fire tip of the United States National Research Institute (LBNL) was adjusted due to the stagnation and buoyancy induced by the mixed fire. The vibration at the tip of the flame surface, the combustion products behind the flame surface, the formation of the boundary and the instability of the interface are important. In this study, the instability of the interface is closely related to the vibration of the ring vortex and the tip of the flame. The polarization method and the new phase fixed measurement method are introduced, and the flow field structure of the combustion product is clarified. As a result, when the annular vortex passes through the bottom surface of the fire tip, the flow velocity of the fire tip changes and the fire tip is induced. After this, the conditions for the occurrence of vibration phenomenon (Puffing phenomenon) of small-scale flame and the investigation of vibration phenomenon are discussed. Puffing conditions and critical heat are important indicators. The increase of fuel container diameter is accompanied by steady periodic vibration, quasi-periodic vibration, and quantitative analysis of time series. LBNL is an important topic in the future. In this paper, we try to construct a new evaluation method for complex vibration phenomena based on the deterministic theory of orbital instability (orbital parallel velocity method, orbital parallel velocity index). A new method for evaluating the phenomenon of fire on the surface of solid materials, the phenomenon of vibration at the tip of fire, the phenomenon of Puffing on fire and the importance of buoyancy is proposed