Combustion and flame spread physics over multi-layer flammable material in microgravity

微重力下多层易燃材料的燃烧和火焰传播物理学

基本信息

批准号：
22KF0008
负责人：
藤田修
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KF0008/
关键词：
複合材料着火燃え拡がり燃焼物理微小重力火災安全

项目摘要

実験で使用される複合材料として実際の回路基板で使用されフェノール樹脂と銅箔を結合させたもの、解析の容易さを考慮してPMMAと銅箔を貼り合わせたもの、そして、電線の被覆材の三種類を選定した。また、PMMAに関しては比較実験として銅箔のないものについて実験を行った。フェノール樹脂とPMMAについては燃え拡がり現象の観察、電線に関しては短絡が生じた場合の着火現象を対象として研究を行った。燃え拡がり実験に関しては、実験手法を確立する必要があることから、その基礎データとなる試料燃え拡がり現象に及ぼす周囲への熱損失の影響について検討を行った。短冊状に切り出した幅5mm～40mm、長さ150mm程度の試料の上端に着火を行い、火炎が下方に伝播する際、左右に冷却壁を設置しその影響を調べた。この結果、火炎の燃え拡がり速度は試料と冷却壁の距離の関数となり、火炎形状もその距離によって規則的に変化することが示された。さらにこの結果について理論的検討を行い、試料左右側面の火炎構造に及ぼす壁面熱損失の影響が重要な役割を果たしていることを指摘した。また、燃え拡がり現象に対する火炎の伝播方向（上方伝播、下方伝播等）の影響を議論するための基礎となるガス燃料拡散火炎に及ぼす重力影響についても別途研究を進めている。こちらの成果についてはすでに2件の論文投稿に繋がっており、そのうち1件は採択ずみとなっている。着火実験に関しては、2023年度に微小重力実験を実施予定であり、本年度はその準備研究を行い、実験の概念検討、必要資材の調達、予備実験データの取得などを行った。

实验中使用的复合材料有实际电路板中使用的酚醛树脂和铜箔的组合、为了便于分析而将PMMA和铜箔粘合在一起制成的材料以及用于覆盖电线的材料三种。对于PMMA，我们进行了无铜箔的实验作为对比实验。对于酚醛树脂和PMMA，我们观察了火焰蔓延现象，对于电线，我们研究了短路时的着火现象。关于火焰蔓延实验，由于需要建立实验方法，因此我们研究了向周围的热损失对样品火焰蔓延现象的影响，这将是基础数据。在切成宽度为5mm至40mm、长度为约150mm的矩形样品的顶部点燃火焰，以检查火焰的效果。向下传播。结果表明，火焰蔓延速率是样品与冷却壁之间距离的函数，并且火焰形状也根据距离有规律地变化。此外，我们对这些结果进行了理论研究，指出壁面热损失对样品左右两侧火焰结构的影响起着重要作用。我们还在单独研究重力对气体燃料扩散火焰的影响，这是讨论火焰传播方向（向上传播、向下传播等）对火焰蔓延现象的影响的基础。这一结果已经导致两篇论文的提交，其中一篇已被接受。关于点火实验，我们计划在2023年进行微重力实验，今年我们进行了前期研究，审查了实验的概念，采购了必要的材料，并获取了初步的实验数据。