輻射加熱下における壁面上の水膜形成過程の可視化および輻射遮蔽効果の定量的解明

辐射加热下壁面水膜形成过程可视化及辐射屏蔽效果定量阐明

• 批准号: 22K03952
• 负责人: 丹下 学
• 金额: $ 2.41万
• 依托单位: Shibaura Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03952/
• 关键词: 防災; 火災; 熱工学; 液膜流; 流体力学; 伝熱工学; 建築工学

本研究は，建築物の延焼防止手法である壁面への散水システムの最適化を背景に，建築部材の表面を流下する液膜が火炎からの輻射を遮蔽する効果を定量的に解明するために，輻射加熱壁面上の流下液膜を対象として，散水システムが噴射する液滴が壁面上で液膜や飛散液滴を形成する過程，および蒸気・飛散液滴・流下液膜それぞれによる輻射遮蔽効果を明らかにすることを目的としている．今年度は，レーザ・蛍光計測手法を用いてスプレーが平板上で液膜・飛散液滴を形成する動的過程および輻射加熱が液膜内に形成する温度分布を直接計測するための実験系を設計した．具体的には，流量・温度の制御されたスプレーを吹きつけて鉛直壁面に液膜を形成する装置と，PLIF(Planar Laser Induced Fluorescence)法を用いて，PIV粒子および蛍光染料を混合した液体をスプレーノズルで壁面に噴射し，液膜が形成される様子を高速カメラによって観測するための光学系を設計した．PIV解析により液滴の合体や液滴が液膜に取り込まれることで液膜が形成される動的な過程を明らかにするとともに，LIF解析によって液膜厚さの変化を求めることができるものと考えられる．また，本研究課題の前提となる研究課題において，輻射加熱下での流下液膜で発生するべき流動不安定が予想された条件下では再現できなかった．これは，予想に用いた既往研究が輻射加熱ではなく，液膜下部からの熱伝導による加熱を用いていたため，流動不安定の要因である液膜表面の温度分布および表面張力の分布が大きくなかったためであると考えられた．熱流計を用いて加熱量を確認するとともに，その原因を検討した．

In this study, the method of preventing building burn-out is optimized. In the background, the liquid film on the surface of building materials is quantitatively analyzed to shield the radiation from the fire. In addition, the liquid film on the wall heated by radiation is imaged. In the background, the liquid film on the wall is sprayed to form the liquid droplets. The radiation shielding effect of the vapor, scattered droplets and flowing liquid film is obvious. This year, the temperature distribution in the liquid film formed by radiation heating and the dynamic process of liquid film formation on the flat plate are directly measured by using the optical measurement method. Specifically, the flow rate, temperature control, and liquid film formation on the vertical wall of the device, PLIF (Planar Laser Induced Fluorescence) method is used to mix PIV particles and fluorescent dyes. The optical system design of liquid film formation is based on the analysis of liquid droplets and liquid film. The optical system design is based on the analysis of liquid droplets and liquid film. The premise of this research project is that under radiation heating, the liquid film under flow is generated, and under unstable flow conditions, it is reproduced. In the past, the temperature distribution and surface tension distribution of the liquid film were studied. Heat flow meter to determine the cause.