固体および液体燃料表面上でのマイクロフレームの燃え広がり

微火焰在固体和液体燃料表面蔓延

• 批准号: 10J04074
• 负责人: 松岡 常吉
• 金额: $ 0.9万
• 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: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J04074/
• 关键词: 燃え拡がり; ポリメチルメタクリレート; ダムケラー数; 吹き飛び限界; マイクロフレーム; 安定燃焼; 燃え広がり; 火炎長さ; 微小重力火炎

本研究では、管内を燃え拡がる火炎がマイクロフレーム、つまり拡散支配の火炎となる条件を明らかにすることが目的であった。昨年度まではマイクロフレームとなる実験条件を調べ、その火炎の大きさはレイノルズ数によって決まることを見出した。噴流拡散火炎の場合は浮力による影響が大きいため、レイノルズ数の条件に加えてフルード数が1より大きいという条件がある。この結果をふまえて、管内燃え拡がりの浮力の影響および燃焼機構を明らかにするために、今年度はより広範な条件で実験を行い以下の知見を得た。1.管内燃え拡がりで酸化剤流速を大きくしたときに特異的に起きる安定燃焼への遷移条件がダムケラー数によって決まることを明らかにした。この結果はこれまで特異的であると考えられてきた管内燃え拡がりが(曲率の影響を入れ込んだ)平板上の燃え拡がりの拡張として考えられることを示唆している。2.管内燃え拡がりでは、火炎は自身の熱によって酸化剤流路に凹みを形成しその凹みに入り込むことで、吹き飛び限界以下でも保炎することができることを明らかにした。このような限界ダムケラー数以下の燃え拡がりは既存の燃焼学では観察されていなかった現象であり、その保炎機構は燃焼学的に興味深いだけでなく、火災予防や消火などについての基礎的知見を与え得るものである。3.管内燃え拡がりは文字通り燃焼内部を燃え拡がる現象であるため、流れ場の半径方向は燃料壁面によって制限される。したがって浮力による自然対流の影響は、通常の燃え拡がりや噴流拡散火炎に比べてかなり小さくなる。火炎の長さに与えるフルード数の影響は小さくなるため、径の小さい管内を燃え拡がる火炎は本質的に拡散支配の火炎となることを示した。

本研究的目的是阐明在管道内传播的火焰变成微火焰（即扩散主导的火焰）的条件。直到去年，我们研究了产生微火焰的实验条件，发现火焰的大小是由雷诺数决定的。在射流扩散火焰的情况下，浮力的影响较大，因此除了雷诺数要求外，还要求弗劳德数大于1。基于这些结果，今年我们在更广泛的条件下进行了实验，以阐明浮力对管内火焰传播的影响和燃烧机制，并获得了以下发现。 1. 研究表明，由于管道内火焰蔓延而导致氧化剂流量增加时，稳定燃烧的转变条件由 Damköhler 数决定。这一结果表明，一直被认为是特定的管道内部的火焰传播可以被视为平板上火焰传播的延伸（考虑曲率的影响）。 2.在火焰在管道内蔓延的情况下，发现火焰利用其自身的热量在氧化剂流路中形成凹陷并进入该凹陷，从而即使在吹出极限以下也能保持火焰稳定性。这种低于临界 Damköhler 数的火焰蔓延是现有燃烧研究中尚未观察到的现象，其火焰稳定机制不仅从燃烧角度来看很有趣，而且还提供了防火和灭火的基础知识。可以给予的东西。 3、管内火焰蔓延从字面上看就是火焰在燃烧室内部蔓延的现象，因此流场的径向受到燃料壁面的限制。因此，由于浮力而产生的自然对流的影响比正常火焰蔓延或射流扩散火焰要小得多。结果表明，弗劳德数对火焰长度的影响变小，因此在小直径管内蔓延的火焰本质上是扩散主导的火焰。

项目成果

吹き飛び限界以下のダムケラー数で燃え拡がる火炎の保持機構

当 Damköhler 数低于吹灭极限时火焰保持机制会蔓延

• 发表时间: 2011
• 作者: 菅野陽将;黒田一幸;Mizuho Sato;Naotaka Izuo;佐藤瑞穂;Mizuho Sato;佐藤瑞穂;佐藤瑞穂;佐藤瑞穂;佐藤瑞穂;浅井 雅;浅井 雅;浅井 雅;浅井 雅;浅井 雅;浅井 雅;Tsuneyoshi Matsuoka;松岡常吉
• 通讯作者: 松岡常吉

Transition characteristics of combustion modes for flame spread in solid fuel tube

固体燃料管内火焰蔓延燃烧模式的转变特性

• DOI: 10.1016/j.combustflame.2012.03.001
• 发表时间: 2012
• 期刊: Combustion and Flame
• 影响因子: 4.4
• 作者: 菅野陽将;黒田一幸;Mizuho Sato;Naotaka Izuo;佐藤瑞穂;Mizuho Sato;佐藤瑞穂;佐藤瑞穂;佐藤瑞穂;佐藤瑞穂;浅井 雅;浅井 雅;浅井 雅;浅井 雅;浅井 雅;浅井 雅;Tsuneyoshi Matsuoka
• 通讯作者: Tsuneyoshi Matsuoka

A Novel Configuration of Flame Spreading in Narrow Solid Fuel Duct

狭窄固体燃料管道中火焰传播的新结构

• 发表时间: 2010
• 作者: 菅野陽将;黒田一幸;Mizuho Sato;Naotaka Izuo;佐藤瑞穂;Mizuho Sato;佐藤瑞穂;佐藤瑞穂;佐藤瑞穂;佐藤瑞穂;浅井 雅;浅井 雅;浅井 雅;浅井 雅;浅井 雅;浅井 雅;Tsuneyoshi Matsuoka;松岡常吉;松岡常吉;Tsuneyoshi Matsuoka;Tsuneyoshi Matsuoka
• 通讯作者: Tsuneyoshi Matsuoka

数値解析によるPMMA管内の燃え拡がり速度予測

使用数值分析预测 PMMA 管道中的火焰蔓延速度

• 发表时间: 2011
• 作者: 菅野陽将;黒田一幸;Mizuho Sato;Naotaka Izuo;佐藤瑞穂;Mizuho Sato;佐藤瑞穂;佐藤瑞穂;佐藤瑞穂;佐藤瑞穂;浅井 雅;浅井 雅;浅井 雅;浅井 雅;浅井 雅;浅井 雅;Tsuneyoshi Matsuoka;松岡常吉;松岡常吉
• 通讯作者: 松岡常吉