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1.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 高圧乱流燃焼場での分子選択拡散に起因する火炎面不安定性発生機構の解明 — INVESTIGATION OF FLAME-FRONT INSTABILITY MECHANISM BY PREFERENTIAL DIFFUSION EFFECT FOR TURBULENT COMBUSTION AT ELEVATED PRESSURE
城戸 裕之 ; KIDO Hiroyuki
研究期間: 2003-2005
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概要: 本研究は,分子選択拡散効果に加え火炎伸長や曲率の効果にも着目し,従来より幅広く様々な混合気の乱流燃焼および局所燃焼特性に関して実験的・解析的な検討を行い,高圧域を含む火炎面不安定性の発生機構の解明,およびより汎用的な乱流燃焼速度モデルの確立を目的とした.主な結果を次に示す. 1.不安定性を火炎面に与えることが知られる水素の添加が,メタンまたはプロパン混合気の乱流燃焼速度,乱流火炎の局所火炎変位速度S_Fさらにマークスタイン数Maなどに与える影響を定量的に検討した.S_Fは,水素添加により,希薄メタンやプロパン混合気の場合は概ね比例的に増加する傾向を示すものの,過濃の場合にはその傾向は観察されなかった.これらS_Fの傾向は,乱流燃焼速度特性と一致した.一方,伸長や曲率の影響を表すMaは,定性的にはS_Fの傾向と一致するが,定量的には,例えば,少なくとも選択拡散効果が支配的な混合気では,Maに基づく局所燃焼速度の変化はS_Fに比べ小さいなど,その影響が無視できる条件が存在することがわかった. 2.幅広い水素人工空気混合気に対して,選択拡散効果を考慮し推定した乱流燃焼時の平均局所燃焼速度S_Lを詳細に検討した.S_Lは,化学反応特性時間の影響を受けu'/S_<L0>に依存し,希薄混合気では大きく変化する傾向にあった.したがって,水素混合気の乱流燃焼速度整理式の精度を向上させるためには,S_Lを当量比および層流燃焼速度S_<L0>に加え乱れ強さu'の影響を考慮し基準値とすることが重要であることがわかった. 3.火炎形状や火炎伝ぱ特性に与える初期圧力P_0(0.05,0.1,0.2MPa)の影響を検討した.さらに詳細な検討は必要であるが,初期圧力にともなう乱流燃焼速度の増加は局所燃焼速度の増加に伴うものではなく,火炎表面積の増加に起因することが推察された. 続きを見る
2.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 曲率を有する壁面に衝突する旋回流中の非定常噴霧
城戸 裕之
研究期間: 1983
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3.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of ダブルスパーク法による乱れ場の計測への固体カメラの応用
城戸 裕之
研究期間: 1983-1984
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4.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 予混合気の乱流燃焼速度に及ぼす乱れの空間尺度の影響
城戸 裕之
研究期間: 1984
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5.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of スキッシュ流によるシリンダ内乱れの特性の変化に関する実験的研究
城戸 裕之
研究期間: 1984-1985
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6.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 成層燃焼に及ぼす成層度と混合速度の影響
城戸 裕之
研究期間: 1982
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7.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 内燃機関シリンダ内の乱流特性
城戸 裕之
研究期間: 1983
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8.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 壁面近傍での予混合乱流伝ぱ火炎微細構造に関する研究 — Studies on the Near-Wall Micro-Structure of Turbulent Propagating Flame of Premixed Mixtures
城戸 裕之 ; KIDO Hiroyuki
研究期間: 1988-1989
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概要: エンジン内での予混合乱流伝ぱ火炎微細構造については、乱流燃焼の速さや火炎伝ぱ限界と密接な関連を持ち、種々の研究がなされている。代表者らは、しわ状層流火炎と群島状火炎の燃焼分担割合を考慮した乱流火炎才細構造モデルを示し、シュリ-レン像縞間隔の実測値がこのモデルによる予測値と一致することを示した。 本研究では、強い乱れ場の中を一袋向に伝ぱする乱流火炎微細構造測育装置を製作し、中心軸上における火炎伝ぱ方向並びにそれに直角方向からのシュリ-レン写真撮影と、静電探針による火炎面プラズマ電位信号の計測を行い、伝ぱ火炎の観察及び火炎領域厚さの解析を行った。また同時に壁面近傍での乱流伝ぱ火瓦の微細構造を明らかにするために、混合気の特性(層流燃焼速度、層流火炎反応域厚さ)及び乱れ場の乱れ強さをそれぞれ独立に変化させた実験を行った。その結果、乱流伝ぴ火炎シュリ-レン像縞間隔は、ファン回転速度の増加と共に急激に小さくなり、層流火炎反応域厚さが薄いほど縞間隔は小さくなった。また火炎伝ぱ方向からのシュリ-レン写真にみられるように、断面前辺部では中央部より縞間隔は小さくなった。これは流れ及び火炎伝ぱに対する壁面の影響によるものと考えられる。静電探針での計測によれば、ファン回転速度15000rpmで70mm以上の火炎領域厚さが計測され、高強度乱流伝ぱ火炎の計測が本装置により可能となった。また壁面近傍での乱流火炎面イオン電流のピ-ク数は、燃焼室中心軸上より多く、乱流伝ぱ火炎構造に費する壁面存在の影響が大きいことがわかった。また、静電探針により計測されたファン回転速度15000rpmで三種類の混合気の火炎素面間隔はほぼ一定になるという重要な結果も得た。これを詳細に検討するために、今後は乱れ場の乱れ強さを測定し、さらに異なる混合気についても同様な実験を試みる必要があるものと考えている。 続きを見る
9.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 気筒内(容器内)の未緩和状態の乱れの挙動とその挙動に及ぼす乱れの発生方法の影響
城戸 裕之
研究期間: 1974
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10.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of マイクロシュリーレン撮影, 静電探針併用による予混合乱流伝ぱ火災微細構造の解明 — Studies of the Micro-Structure of Turbulent Flame in Premixed Mixtures
城戸 裕之 ; KIDO Hiroyuki
研究期間: 1986-1987
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概要: エンジン内での乱流燃焼の速さや火炎伝ぱ限界と密接な関連を有する, 予混合乱流伝ぱ火炎の微細構造の解明は, エンジン内燃焼の制御やそのシミュレーションモデル作成上重要な課題である. 本研究は, 予混合乱流伝ぱ火炎の微細構造を明らかにするために, 混合気の特性値(層流火炎反応域厚さ, 層流燃焼速度, 酸素濃度)及び乱れ場の乱れ強さを, それぞれ単独に変化させた燃焼実験により得られた乱流火炎シュリーレン像の画像解析結果と, その解析のための基本的な考え方を示す. 球形に近い定容燃焼実験装置の中心部に, ほぼ等方的な定常乱れ場を作り, 中心点火により燃焼実験を行った. 実験に用いた5種類のプロパン混合気は, 上述の特性値を変化させるため燃料と人工空気混合気を使用した. また, 混合気初期圧は大気圧として, それぞれの混合気に対して乱れ強さを5段階に変化させた. その結果, 乱流伝ぱ火炎の微細構造についてのシュリーレン像の解析と考察により, 次の結論を得た. 予混合乱流伝ぱ火炎シュリーレン像の縞間隔は, 乱れ強さの増加とともに急激に小さくなる. これは, 乱流火炎の厚さ方向に存在する火炎素面の影響がシュリーレン像に現われたことによるものと考えられる. 同じ乱れ強さのもとでは, 層流燃焼速度が大きいほど縞間隔は大きく, また層流火炎反応域厚さが厚いほど縞間隔は大きい. プロパン混合気を使用した場合, 層流燃焼速度と層流火炎反応域厚さが一定であれば, 酸素濃度が高いほど縞間隔は大きい. 予混合乱流伝ぱ火炎の微細構造モデルにより, シュリーレン縞間隔の解析を行った結果, 乱れが強い場合には予測値と実測値は定量的によく反応するが, 乱れが弱い場合の予測値は実測値のほぼ半分の値を与える. また, しわ状層流火炎モデル, 群島状層流火炎モデルに関する考察を行い, ダムケラー数とレイノズル数の関数として遷移領域を示した. 続きを見る