安定な噴流浮き上がり火炎形成のための支配因子の選定とその最適条件

选择稳定射流上升和火焰形成的控制因素和最佳条件

基本信息

批准号：
17760154
负责人：
廣田光智
金额：
$ 2.24万
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

项目摘要

同軸噴流バーナを用いたメタン・空気噴流浮き上がり火炎を対象に,安定化に影響する因子を明確化し,その最適条件と火炎制御手法の確立への指針を示すことを目的として,実験と数値計算を行った.実験は,レーリー散乱法、アセトンPLIF(平面レーザ誘起蛍光法)を用いて火炎前方の未燃燃料濃度分布,PIV(粒子画像流速計)を用いて火炎前方の流速分布を測定した.計算は,総括反応モデルあるいはスケレタル簡略化反応モデルを含む二次元の軸対称計算コードを用いた.これより,以下のような結果を得た.定常火炎の火炎最上流端に着目して,火炎に流入する混合気の濃度こう配をゼロから増加させると(吹き飛び限界付近の火炎を模擬),燃焼速度は増加した.その後,さらに濃度こう配を増加させると(安定な浮き上がり火炎を模擬),燃焼速度は減少して一定値に漸近した.このとき火炎は,後流側の輝炎の発光が強くなり,すすなどの排出が増加した.この傾向は計算でも同様であった.これらのことから,噴流型バーナにおいて浮き上がり火炎の吹き飛び付近の安定限界を制御する場合,火炎前方の流速に変化を与えることが有効である.また安定な浮き上がり火炎では,火炎前方の混合を促進させることで,有害排出ガスの生成を抑えられる可能性を示唆している.そこで,これらの二つの効果を同時に与えることが期待できる,高周波音響振動を火炎前方に与えて,準定常状態の火炎挙動を観察した.そゐ結果,浮き上がり高さが低下して安定性が向上し,吹き飛び限界が拡大した.また,輝炎の発光が減少し,前方での混合が促進されていることがわかった.これはアセトンPLIFの結果からも確認できた.このように,安定限界の向上は実現できたが,排出ガスとの関連が不明瞭なため,今後,CO, NOxなどの有害排出ガスと高周波音響振動による制御との相関を調べる必要がある.

进行了实验和数值计算，以阐明使用同轴喷射燃烧器影响甲烷和气流浮动火焰稳定的因素，并提供确定最佳条件和火焰控制方法的准则。使用雷利散射法和丙酮PLIF（平面激光诱导的荧光法）进行实验，以测量火焰前面未燃烧的燃料浓度分布，并使用PIV（粒子图像流量计）在火焰前面的流速分布。计算是一个通用反应模型。我们使用了包含简化的学术反应模型的二维轴对称计算代码。由此，我们获得了以下结果。当关注稳定火焰的火焰的顶部流时，当流入火焰的空气燃料混合物的浓度梯度从零增加（模拟在吹风限度附近的火焰）时，燃烧速度提高了。之后，当浓度梯度进一步增加（模拟稳定的浮动火焰）时，燃烧速度降低并渐近地变得恒定。目前，火焰后来流动侧的发光火焰变得更强烈，烟灰和其他排放量增加。这种趋势的计算也相似。从这些结果中，当控制喷射式燃烧器中浮动火焰吹动的稳定性极限时，更改火焰前的流速是有效的。此外，在稳定的浮动火焰中，可以通过促进火焰前的混合来抑制有害排气的产生。因此，这两个效果是相同的。可以预期在火焰的前部应用的高频声学振动，并在半态状态下观察到火焰行为。结果，浮动高度降低，稳定性提高，并增加了吹风限制。还发现发光的火焰减小，并在向前方向促进混合。这是从丙酮PLIF的结果中证实的。因此，可以提高稳定性极限，但是与废气的关系尚不清楚，因此将来，CO，有必要研究有害排放（如NOX）（例如NOX）和由高频声音振动引起的控制之间的相关性。