微小重力場におけるランダム分散液滴群の燃え広がり機構解明と噴霧燃焼モデルへの展開

阐明微重力场中随机分散液滴的火焰传播机制并开发喷雾燃烧模型

• 批准号: 18J15253
• 负责人: 吉田 泰子
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Yamaguchi University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J15253/
• 关键词: 群燃焼; 液滴燃焼; 干渉液滴; 冷炎; 燃え広がり限界; 微小重力; 噴霧燃焼; 液滴群; 燃え広がり

本研究では噴霧燃焼の機構解明のため，液滴間の燃え広がりに及ぼす液滴干渉の影響について解明することを目的としており，宇宙実験と地上実験の両方からアプローチした．宇宙実験では，5個の液滴を有する液滴群要素実験および最大152個の液滴を有するランダム分散液滴群実験から，液滴間の燃え広がり限界について詳細に調査し，液滴群の燃え広がりメカニズムの解明を行った．その結果，ランダム分散液滴群の群燃焼発現限界付近で複数液滴の同時着火における爆発的現象が観察された．この爆発的現象は燃え広がり経路が複雑化したことにより，燃え広がり経路が深く回り込み，既に着火している別経路の火炎から長い時間加熱され，未燃液滴周囲に可燃性混合気を形成し，深い回り込みによる長い着火遅れ時間が可燃性混合気層の拡大につながり，爆発的現象が発生したと考えられる．また，未燃液滴周囲の可燃性混合気層の形成には冷炎が起因していると考えた．地上実験では，ランダム分散液滴群の一部分を最少液滴数で表現した液滴群要素を用いて要素実験を実施した．要素実験では，2個の干渉液滴を群火炎と見立て，燃え広がり限界付近に配置された未燃液滴周囲で低温酸化反応による冷炎発生の有無を調査した．冷炎は約750Kの低温度領域で発生するため，現在地上実験にて使用している実験装置に赤外線カメラを搭載し，宇宙実験で計測不可能な1000K以下の温度場の可視化を行った．その結果，燃え広がり限界付近において冷炎が発生していることが確認された．このことから，ランダム分散液滴群の群燃焼発現限界付近の条件で観察された，複数液滴の同時着火による爆発的現象は既に形成された周囲の火炎によって未燃液滴の周囲で冷炎が発生し，未燃液滴表面に可燃性混合気層が形成され，長い着火遅れ時間が未燃液滴周りの可燃性混合気層の拡大につながり，爆発的現象に寄与したと考えられる．

This study explains the mechanism of spray combustion, the combustion between droplets and the influence of droplet drying, and explains the purpose of the universe. In the universe, there are 5 droplet groups. The maximum number of droplet groups is 152. The droplet groups are dispersed. The combustion between droplets is limited. Detailed investigation is conducted. The combustion of droplet groups is explained. As a result, the phenomenon of explosion during simultaneous ignition of multiple droplets was observed. The phenomenon of explosion is caused by the formation of flammable mixture in the circulation of unburned liquid droplets due to the long heating time and the formation of flammable mixture in the circulation of unburned liquid droplets due to the long heating time. The formation of flammable mixture layer of unburned liquid droplets is the cause of cold flame. A part of the droplet dispersion group is represented by the minimum number of droplets. The elements of the two dry liquid droplets were investigated for the presence or absence of a group of flame retardants. The flame retardants were arranged in close proximity to the unburned liquid droplets. Cold flame is produced in the low temperature field of about 750K. Now, the ground is used in the infrared equipment. It is impossible to measure the temperature field below 1000K in the universe. As a result of this, the fire is detected and the limit is closed. In this paper, the conditions for the occurrence of group combustion of dispersed liquid droplets are investigated. The phenomenon of explosion during simultaneous ignition of multiple liquid droplets is not only formed, but also formed during the combustion of unburned liquid droplets. The flammable mixed gas layer on the surface of unburned liquid droplets is formed. The ignition time is long, and the flammable mixed gas layer of unburned liquid droplets is large. The phenomenon of explosion is sent to and examined.

项目成果

微小重力場におけるランダム分散液滴群の燃え広がり特性 -燃え広がり経路が局所燃え広がり速度に及ぼす影響 -

微重力场中随机分散液滴的火焰传播特性 - 火焰传播路径对局部火焰传播速率的影响 -

• 发表时间: 2018
• 作者: Saputro;H;Mikami;M;Seo;T;松本昂大;Masato Mikami;Ryo Uneyama;Yasuko Yoshida;永田拳太郎;吉田泰子;吉田泰子
• 通讯作者: 吉田泰子

Analysis of Local Flame-Spread Characteristics of an Unevenly Arranged Droplet Cloud in Microgravity

微重力下不均匀排列液滴云局部火焰蔓延特性分析

• DOI: 10.15011//jasma.35.350203
• 发表时间: 2018
• 期刊: International journal of microgravity science and application
• 影响因子: 0.9
• 作者: Yasuko YOSHIDA;Narita SANO;Takehiko SEO;Masato MIKAMI;Osamu MORIUE;Yuji KAN;Masao KIKUCHI
• 通讯作者: Masao KIKUCHI

Space-Based Microgravity Experiments on Flame Spread over Randomly Distributed n-Decane-Droplet Clouds: Overall Flame-Spread Characteristics

• DOI: 10.1007/s12217-018-9637-2
• 发表时间: 2018-06
• 期刊: Microgravity Science and Technology
• 影响因子: 1.8
• 作者: M. Mikami;Y. Yoshida;Takehiko Seo;Tetsuya Sakashita;M. Kikuchi;Takuma Suzuki;Masaki Nokura

微小重力場におけるランダム分散液滴群の燃え広がりにおける複雑性に関する一考察

微重力场中随机分散液滴火焰蔓延复杂性研究

• 发表时间: 2019
• 作者: 吉田 泰子;瀬尾 健彦;三上 真人;菊池 政雄
• 通讯作者: 菊池 政雄

ISS「きぼう」における「Group Combustion」実験結果 －微小重力場におけるランダム分散液滴群の局所燃え広がり 限界－

国际空间站“希望”号上的“群体燃烧”实验结果——微重力场中随机分散的液滴群的局部火焰蔓延极限——

• 发表时间: 2018
• 作者: Saputro;H;Mikami;M;Seo;T;松本昂大;Masato Mikami;Ryo Uneyama;Yasuko Yoshida;永田拳太郎;吉田泰子
• 通讯作者: 吉田泰子