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Elucidation of Combustion Induced Vortex Breakdown Phenomena

燃烧引起的涡流击穿现象的阐明

基本信息

批准号：
16360106
负责人：
ISHIZUKA Satoru
金额：
$ 9.09万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16360106/
关键词：
Vortex Breakdown Flame Ppropagation Flame Speed Voretx Image Intensifier PIV Rotating Flow Vortex Core

项目摘要

Using a PIV system and a high-speed video camera with an image intensifier, combustion induced vortex breakdown phenomena have been experimentally investigated. Vortex rings of combustible mixtures were used for this study, and the experiments were conducted in an open air and also in closed vessels. The initial pressures up to 0.3 MPa were investigated in the closed vessel. In the open air experiments, it has been confirmed that with increasing the maximum tangential velocity of the vortex ring, the flame diameter is decreased, and the flame speed, which is usually the same as the maximum tangential velocity, becomes lower than the maximum tangential velocity if the flame diameter becomes less than the core diameter of the vortex ring. In a closed vessel, the flame successfully travels along the vortex core, and the pressure reaches its maximum at a time more earlier than the time at which it reaches without a vortex ring. It is further demonstrated that under elevated pressures, the flame can still propagate along the vortex axis against buoyancy force, which strongly acts on the burned gas, and it is turned out that the combustion time is reduced and controlled by an aerodynamic factor, i.e., the maximum tangential velocity. These results suggests the potential of the combustion induced vortex breakdown phenomena for increasing output of spark-ignited combustion engines, and also for suppressing the occurrence of knocking by letting the flame smoothly propagate along the vortex core

利用PIV系统和带图像增强器的高速摄像机，对燃烧诱导涡破裂现象进行了实验研究。本研究采用可燃混合物的涡流环，实验在露天和密闭容器中进行。在密闭容器中研究了初始压力高达0.3MPa的情况。在室外实验中，证实了随着涡环最大切向速度的增大，火焰直径减小，当火焰直径小于涡环中心直径时，火焰速度将小于最大切向速度，而火焰速度通常与最大切向速度相同。在封闭容器中，火焰成功地沿着涡核传播，并且压力达到最大值的时间比没有涡环时达到最大值的时间更早。进一步证明了在高压下，火焰仍能克服强烈作用于已燃气体的浮力而沿着涡轴传播，并证明燃烧时间缩短并受空气动力学因素控制，即，最大切向速度这些结果表明，燃烧诱导涡破裂现象对于提高火花点火燃烧发动机的输出功率，以及通过使火焰沿涡核沿着平稳传播来抑制爆震的发生具有潜在的意义

项目成果

期刊论文数量（20）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

渦輪による密閉容器内燃焼の高速化(第四報)

使用涡环加速密闭容器中的燃烧（第四次报告）

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
第44回燃焼シンポジウム講演論文集
影响因子：
0
作者：
ISHIZUKA;Satoru;合田茂生;城野寛
通讯作者：
城野寛

PIVと高速度ビデオカメラの同期測定による渦輪内火炎伝播現象の解明(第二報)

通过PIV和高速摄像机的同步测量阐明涡环中的火焰传播现象（第二份报告）

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
第44回燃焼シンポジウム講演論文集
影响因子：
0
作者：
ISHIZUKA;Satoru;合田茂生
通讯作者：
合田茂生

渦輪による密閉容器内燃焼の高速化(第三報)

使用涡环加速密闭容器中的燃烧（第三份报告）

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
第43回燃焼シンポジウム講演論文集
影响因子：
0
作者：
ISHIZUKA;Satoru;GOUDA;Shigeo;KANZAKI;Shogo;ZHANG;Yuyin;合田茂生;城野寛;S.Ishizuka;合田茂生;神先省吾
通讯作者：
神先省吾

Experimental Evidence for the Axial Flow Induced by Combustion-Triggered Vortex Breakdown

燃烧触发涡流击穿引起的轴流的实验证据

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Abstracts of Work-In-Progress Posters, Thirty-first International Symposium on Combustion
影响因子：
0
作者：
ISHIZUKA;Satoru;合田茂生;城野寛;S.Ishizuka
通讯作者：
S.Ishizuka

Combustion Induced Vortex Breakdown

燃烧引起的涡流击穿