高温・高圧におけるCO_2,H_2O希釈層流予混合火炎の燃焼メカニズムの解明

CO_2、H_2O稀层流预混火焰高温高压燃烧机理的阐明

基本信息

批准号：
17760155
负责人：
大上泰寛
金额：
$ 2.05万
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：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760155/
关键词：
層流燃焼速度高温高圧 PTV OH-PLIF 水蒸気希釈二酸化炭素希釈

项目摘要

本研究では,水蒸気および二酸化炭素によって希釈されたメタン-空気予混合火炎に対し,高温・高圧下において層流燃焼速度の測定を行い,水蒸気および二酸化炭素希釈が燃焼メカニズムに及ぼす影響について調べた.層流燃焼速度の測定は,研究代表者らが過去の研究において開発した粒子追跡速度計法(Particle Tracking Velocimetry, PTV)と平面レーザー誘起蛍光法(Planer Laser Induced Fluorescence, PLIF)を用いた局所燃焼速度測定法を用いて行った.実験は,希釈率0・5・10%の水蒸気および二酸化炭素希釈メタン-空気火炎に対し,当量比0.7〜1.3,雰囲気圧力0.1〜0.5MPa,混合気予熱温度600Kの条件下において行った.また,一次元平面火炎計算コードPREMIX・CHEMKIN IIを用いた層流燃焼速度の数値計算も同時に行い,得られた計算結果と測定結果を比較することにより,高温・高圧下における詳細反応機構(GRI-Mech3.0)の実用性についての検証を行った.層流燃焼速度の数値計算結果と実験結果との間には差異が存在するが,希釈ガスの種類,希釈率および圧力が異なると,両結果間の差異の大きさは変化することがわかった.これは現存する詳細反応機構が古い測定結果を基に開発されたものであることに加え,本研究で実験を行ったような特殊環境下においては,実験データが存在しないことから,反応機構自体が対応していないといった理由によるものであると考えられる.以上の結果に加え,層流燃焼速度に対する感度解析を行うことにより,各素反応が層流燃焼速度に及ぼす影響の大小を調べ,数値計算結果が測定結果を再現できるよう改良を施すためには,どの素反応パラメーターを改善すれば良いのかについて検討を行った.

在这项研究中，在高温下测量了层流燃烧速率，并在甲烷 - 空气预混合的火焰上被蒸汽和二氧化碳稀释，并研究了水蒸气和二氧化碳稀释对燃烧机制的影响。层流燃烧率是由研究人员在过去的研究中测量的，粒子跟踪速度法（PTV）和刨剂激光诱导的荧光（Planer Laser诱导的荧光）。使用PLIF使用局部燃烧率测量方法进行实验。实验是在等效比为0.7-1.3的条件下进行的，大气压为0.1-0.5MPa，蒸汽和二氧化碳稀释的甲烷 - 空气燃料的预热温度为600K，稀释率为0.5.5.10％。在稀释率为0.7-1.3的条件下，大气压为0.1-0.5MPa，预热温度为600K，进行了实验。我们还使用II对层流燃烧速度进行了数值计算，并将所获得的计算结果与测量结果进行了比较，并在高温和高压下验证了详细反应机制（GRI-MECH 3.0）的实用性。尽管层流燃烧速度的数值计算结果与实验结果之间存在差异，但发现当稀释气体，稀释率和压力的类型不同时，两个结果之间的差异幅度会发生变化。这是因为现有的详细反应机制是根据旧测量结果开发的。此外，在本研究中进行实验的特殊环境中，人们认为反应机制本身与结果不符。除上述结果外，我们还研究了每个基本反应对层流燃烧速度的影响的大小，通过对层流燃烧速度进行灵敏度分析，并检查了应改进哪些基本反应参数以改进以允许数值计算结果重复测量结果。