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旋回流を用いた超希薄予混合燃焼の研究

旋流超稀薄预混燃烧研究

基本信息

批准号：
12J02489
负责人：
上道茜
金额：
$ 1.15万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

燃焼によるエネルギー変換は様々な場面で用いられており, より高効率かつ低環境負荷を実現できる燃焼技術の開発は, 今後ますます重要である。そのためには燃焼現象についてより深く理解することが必要である。そこで本研究では, 旋回流を利南した超希薄燃焼について数値計算および実験の両方から現象の解明を行うことを目指した。超希薄条件とは, 通常の希薄可燃限界よりもさらに燃料使用量め少ない場合のことであり, メタンあるいは水素を燃料にした場合について研究を進めた。一次元的に取り扱うことができる回転対向流双子火炎モデルを適用した詳細化学反応計算の結果, 超希薄条件において燃料が火炎面に対して対流に逆らって拡散によって輸送される「正味流束不均衡」が現れることを明らかにし, この現象は超希薄燃焼が実現するメカニズムの鍵となると考えられる。次元を拡張させた軸対称二次元旋回火炎においても正味流束不均衡を確認することができた。小さなコストで計算のできる回転対向流双子火炎を利用し, 圧力の影響を調査した結果, 高圧下ではより超希薄条件での燃焼が安定する可能性が示唆された。また, 数値計算で得られた結果の妥当性を検証するため, メタンおよび水素を燃料にした場合について旋回火炎の実験を行った。その結果, 超希薄条件の火炎を形成することができ, 定性的には数値計算と合致している。またレーザー誘起蛍光法によるOHラジカルの平面分布から火炎面の形状を得た。水素空気火炎については温度計測を行ったが, 火炎温度は断熱火炎温度(理論燃焼温度)を上回り, これは正味流束不均衡が起きているためであると考えられる。本研究を通して, 既燃ガスの逆流領域を有する超希薄燃焼の性質およびメカニズムが明らかとなった。

The development of combustion technology is important in the future because of its high efficiency and low environmental load. A deep understanding of the phenomenon of combustion In this study, the numerical value calculation of spin reflux and ultra-thin combustion is carried out to explain the phenomenon of spin reflux. In the case of ultra-thin conditions, usually thin combustible limits are required, and fuel consumption is required. The results of detailed chemical reaction calculation for one-dimensional combustion of two pairs of flame particles are applicable. The results show that the fuel surface under ultra-thin conditions is opposite to the flow surface, and the "positive flavor beam imbalance" occurs under ultra-thin conditions. The second dimension is the axis of rotation, and the second dimension is the axis of rotation. The results of the investigation of the influence of pressure on the combustion stability under high pressure and ultra-thin conditions are shown. The validity of the calculation results is verified by the calculation of the number of elements and fuel elements. As a result, the ultra-thin condition of fire is formed, and the qualitative condition is calculated and combined. The shape of the fire surface is obtained by the method of inducing light. Water element air fire temperature measurement line, fire temperature break heat temperature (theoretical combustion temperature) upward, this is the taste of the flow imbalance from the beginning of the fire. This study is aimed at understanding the nature of ultra-thin combustion in the counter-current domain of combustion.