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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J02489/
• 关键词: 超希薄燃焼; 燃焼安定化; メタン燃焼; 水素燃焼; ルイス数効果; 高圧燃焼; 正味流束不均衡; 火炎伸長; 燃料選択遡上; 数値計算; レーザー誘起蛍光法

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。

Burning 焼 に よ る エ ネ ル ギ ー variations in は others 々 な scene で with い ら れ て お り, よ り high working rate か つ low environment load を be presently で き 焼 る combustion technology の open 発 は, future ま す ま important で す あ る. そ の た め に 焼 は combustion phenomenon に つ い て よ り deeper understanding す く る こ と が necessary で あ る. そ こ で this study で は, spin reflux を Brennan し た super and thin combustion 焼 に つ い て the numerical computing お よ び be 験 の struck party か ら phenomenon の interpret を line う こ と を refers し た. Super and thin condition と は, usually の thin combustible limit よ り も さ ら に less fuel usage め な い occasions の こ と で あ り, メ タ ン あ る い は water element を fuel に し た occasions に つ い を て research into め た. A yuan に take り Cha う こ と が で き る planning back to flow seaborne Gemini fire inflammation モ デ ル を applicable し た detailed chemical calculation result の 応, super and thin condition に お い て fuel が fire inflammation surface に し seaborne て flow seaborne に inverse ら っ て company, scattered に よ っ て conveying さ れ る "flavors uneven flow beam" が now れ る こ と を Ming ら か に し, The <s:1> <s:1> phenomenon superluminous thin flame 焼が occurrence するメカニズム <s:1> bond となると examination えられる. Dimensional を拡 zhang させた axis symmetrical two-dimensional gyration flame にお て て させた normal flavor flow beam imbalance を confirmation する する とがで た た た. Small さ な コ ス ト で computing の で き る back planning polices to flow Gemini phlogistic use し を, fire pressure の impact を investigation し た results, high 圧 で は よ り super and thin condition で の combustion 焼 が settle す が る possibility in stopping さ れ た. ま た, the numerical calculation で ら れ た results の justice を 検 card す る た め, メ タ ン お よ び water element を fuel に し た occasions に つ い て spin tempering inflammation の be 験 を line っ た. As a result, the supersithous conditions of <s:1> flame を form する とがで とがで そ, and the qualitative に numerical calculation と results in the と て る る る る る. Youdaoplaceholder0, ザ, ザ, 蛍 induced by the 蛍 light method による, OH, ラジカ, <s:1> planar distribution ら, ら flame surface <e:1> shape を to obtain た. Water element empty 気 fire inflammation に つ い て は thermometer measurement line を っ た が, fire inflammation は break the heat inflammation temperature (焼 theoretical combustion temperature) を り last time, こ れ は flavors uneven flow beam が up き て い る た め で あ る と exam え ら れ る. This study を tong し て, burning ガ ス を の counter-current field have す る super and thin combustion 焼 の nature お よ び メ カ ニ ズ ム が Ming ら か と な っ た.

项目成果

Numerical study on ultra-lean rotating counterflow twin premixed flane of hydrogen-air

氢-空气超稀旋转逆流双预混法兰数值研究

• 发表时间: 2012
• 作者: Akane Uemichi;Makihito Nishioka
• 通讯作者: Makihito Nishioka

旋回流を用いた超希薄予混合燃焼の研究(第4報)

利用旋流流的超稀薄预混燃烧研究（第四次报告）

• 发表时间: 2012
• 作者: 上道茜;相澤宏紀;西岡牧人
• 通讯作者: 西岡牧人

旋回流を用いた超希薄条件における水素-空気予混合燃焼の研究

超稀薄条件下旋流氢空气预混燃烧研究

• 发表时间: 2013
• 作者: 服部巧;上道茜;田中裕梨;西岡牧人
• 通讯作者: 西岡牧人

回転対向流双子火炎における超希薄燃焼メカニズムの解明

旋转逆流双火焰超稀薄燃烧机理的阐明

• 发表时间: 2013
• 作者: 上道茜;西岡牧人
• 通讯作者: 西岡牧人

Numerical study on ultra-lean rotating counterflow twin premixed flame of hydrogen-air

氢-空气超稀旋转逆流双预混火焰数值研究

• DOI: 10.1016/j.proci.2012.07.036
• 发表时间: 2013
• 期刊: Proceedings of Combustion Institute
• 作者: Akane Uemichi;Makihito Nishioka
• 通讯作者: Makihito Nishioka