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渦糸ソリトンによる高速火炎伝播メカニズムの検証と応用

涡孤子高速火焰传播机理验证及应用

基本信息

批准号：
12J05802
负责人：
佐藤裕也
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Yamagata University
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

本研究の第1の目的は, 渦糸ソリトンによる高速火炎伝播メカニズムの検証レベルを上げることであった. この検証研究については1年目(平成24年度)に多くの成果を得ることができたため, 2年目(平成25年度)はそれらの成果を学術雑誌論文としてまとめ, 学術雑誌に投稿することに重点を置いた. 具体的には, これまでに発表済みの論文に加えて, 1)渦に沿った高速火炎伝播における火炎と渦糸ソリトンの位置関係, 2)渦に沿った高速火炎伝播に現れる渦糸ソリトンの性質, 以上2報の論文を新たに作成した. そのうち1)は日本燃焼学会誌に掲載決定, 2)も同誌に投稿予定の段階となった.本研究の第2の目的は, 渦糸ソリトンによる高速火炎伝播メカニズムが実用的問題に対しても応用可能であることを示すことであった. 2年目(平成25年度)はこの応用研究も少し進めた. 当初, 航空機や火力発電所で使用されるガスタービンエンジンの旋回流燃焼器に対する応用研究を考えていたが, 大規模火災現場で発生する火災旋風に対する応用研究を行うこととし, 防災安全面からの必要性から, そのメカニズムの解明を試みた. 3次元数値シミュレーションの結果, 実際の火災旋風に近い現象を再現することができた. さらに渦糸ソリトンのようなラセン状の渦線の孤立波ではないが, 連続したラセン状の渦線構造が観察されたことから, 火災旋風の高速上昇流は渦に沿った高速火炎伝播と類似したメカニズムで説明できる可能性が示された.以上の第1と第2の目的に対する研究成果は, いずれも燃焼学分野における新しい視点や新しい方向性を示すものであり, その学術的意義は大きいと思われる. 今後, 多数の渦と火炎が相互作用する乱流燃焼場をはじめ, ガスタービンエンジンの旋回流燃焼器や大規模火災現場の火災旋風などのような問題への本格的な応用も期待され, 重要性・汎用性の高い基礎的な研究成果であるといえる.

The first objective of this study is to investigate the high speed flame propagation in the detection of high speed flame propagation. The research results of this kind of research were obtained in the first year (Heisei 24), and the results of academic journals were obtained in the second year (Heisei 25). 1) The relationship between the position of vortex and high speed flame propagation, 2) The properties of vortex and high speed flame propagation, 3) The new paper is proposed. 1) The Journal of Japan Combustion Society published the decision, 2) Comrade contribution to the stage. The second purpose of this study is to explore the feasibility of using high-speed flame propagation technology to solve practical problems. 2 years (Heisei 25 years) At the beginning, the research on the application of rotary flow combustor in aircraft fire power station was carried out. The research on the application of fire cyclone in large-scale fire scene was carried out. The necessity of disaster prevention safety surface was investigated. 3-D numerical value of the results, the actual fire cyclone near the middle of the phenomenon to reproduce. The possibility of fire cyclone high speed upwelling reverse vortex along high speed fire propagation similar to that of solitary wave of vortex line is shown. The results of the first and second objectives are of great academic significance. In the future, most of the turbulent combustion fields due to the interaction between vortices and flames are expected to be of great importance and universality to the basic research results of large scale fire sites and fire cyclones in swirling flow burners.