レーザ応用画像計測を用いた渦と干渉する正/逆火炎の動的挙動の可視化  [in Japanese] Visualization of Normal/Inverse Diffusion Flame Behaviors Interacting with Vortex by Laser Imaging Techniques  [in Japanese]

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Abstract

乱流拡散火炎の微視的な内部構造をより基礎的に解明するためにはその素過程と考えられる渦を伴う拡散火炎の動的な挙動を制御し,その瞬時・時系列的解析を行うことが重要であると考える.本論文では水素30%+窒素70%を燃料とし,中心流を音響励起させることにより,制御可能な渦を伴う軸対称2次元の拡散火炎を形成できる燃焼器を構築した.これを用いて,レーリ散乱法とレーザ誘起蛍光法を組み合わせた瞬時2次元温度・OH-LIF同時測定を行い、火炎内における大規模渦と火炎の干渉挙動を観測した.また,中心の燃料流と周囲の空気流の間に形成される正拡散火炎と,中心の空気流と周囲の燃料流の間に形成される逆拡散火炎の構造の違いに着目し,正拡散火炎では中心燃料流の増加によっても火炎温度はほとんど変化しないのに対して,逆拡散火炎では中心空気流の増加に伴い,火炎温度が著しく低下し,消炎に至ることを明らかにした.さらに,逆拡散火炎で強い中心速度変動を受けた渦と火炎の干渉挙動では,渦の後流側で消炎が生じ,一組のエッジフレームが形成され,内側のエッジフレームは燃料不足のために消炎に至るが,外側のエッジフレームは再着火をおこす場合が存在することを明らかにした.

Instantaneous and simultaneous measurements of two-dimensional temperature and OH-LIF profiles by combining Rayleigh scattering with laser induced fluorescence (LIF) were demonstrated in a nitrogen-diluted hydrogen (H2 30% + N2 70%) laminar normal diffusion flame interacting with a large-scale vortex by oscillating central fuel flow or in an inverse diffusion flame by oscillating central airflow. The results obtained are described as follows. (1) The width of the reaction zone decreases remarkably, and decreasing in flame temperature and OH-LIF is seen with increasing central airflow in an inverse diffusion flame. OH-LIF increases, and temperature does not change with increasing central fuel flow in a normal diffusion flame. (2) When a remarkably large velocity fluctuation is given to the central airflow in the inverse flame, thinning of temperature and reaction zone starts at the convex and circumferential part of the vortex, and flame extinction completely occurs at the tail part of the vortex and makes the pair of edge flames. The outside edge flame reignites and connects with the upstream reaction zone.

Journal

  • Transactions of the Visualization Society of Japan

    Transactions of the Visualization Society of Japan 27(11), 97-104, 2007

    The Visualization Society of Japan

Codes

  • NII Article ID (NAID)
    130004955833
  • Text Lang
    JPN
  • Data Source
    J-STAGE 
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