固体材料の微小重力場における着火・消炎およびすす生成挙動に関する研究

微重力场下固体材料点火/淬火及烟灰生成行为研究

基本信息

批准号：
12F02360
负责人：
藤田修
金额：
$ 1.54万
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：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究においては、研究計画に沿って、以下の２項目について実施した。1. 固体材料表面を燃え広がる火炎の燃え広がり速度におよぼす試料傾きの影響実験用試料として、ポリエチレン被覆の電線を選定し、この燃え広がり速度に及ぼす角度の影響（水平からの傾きの角度：-90度～+90度）を調べた。電線の心線材質としては通常の銅の他にニクロム心線を用いた。また、実験変数として雰囲気圧力を変化させた。この結果、電線上火炎燃え広がり速度は、銅心線の場合角度が0度（水平）の場合が最も燃え広がり速度が小さくなり、角度が正、負のいずれに傾いても（すなわち、自然対流が同軸流、対向流のいずれも場合でも）燃え広がり速度は増大することがわかった。一方、心線がニクロムとなった場合は、試料の傾きが正の角度（対向流）が負の角度（同軸流）へ変化すると燃え広がり速度は単調減少することがわかった。これらのことが生じる要因を、新たに構築した熱循環モデルに基づき検討し、実験結果を良く再現できることを明らかにした。これらの結果は、Proc.Combustion Instituteにて公表されている。２．燃え広がり火炎の消炎限界に対する試料傾きの影響上記の実験に引き続いて、電線上燃え広がり火炎の消炎限界酸素濃度（LOC)に対する試料傾きの影響を調べた。この結果静止雰囲気においては、LOCは、試料が水平の時最も大きな値を示しそれよりいずれの方向に傾いても低下するという興味深い結果が得られた。さらに、周囲に流動を与えた場合は、試料周囲に生じる自然対流の電線に沿う速度成分と対向周囲流速がちょうど釣り合うような条件の時に、LOCが極大になることを実験的に初めて示した。この結果は、Asian Microgravity SymposiumのKey Note Speechとして発表している。

本研究按照研究计划开展了以下两项工作。 1、样品倾斜对固体材料表面火焰蔓延速度的影响选择聚乙烯包覆电线作为实验样品，研究角度对火焰蔓延速度的影响（与水平面的倾斜角度： -90度）~+90度）。除普通铜外，还使用镍铬合金芯线作为电线的芯材。此外，大气压力作为实验变量发生变化。结果，对于铜芯线来说，当角度为0度（水平）时，导线上的火焰蔓延速度最小，并且无论角度是正还是负（即自然对流）发现在顺流和逆流情况下火焰蔓延速率都会增加。另一方面，当芯线由镍铬合金制成时，发现当样品倾斜从正角度（逆流）到负角度（同轴流）时，火焰蔓延速率单调减小。我们基于新构建的热循环模型研究了造成这些现象的因素，发现实验结果可以很好地重现。这些结果已发表在 Proc.Combustion Institute 上。 2.样品倾斜对蔓延火焰的熄灭极限的影响在上述实验之后，研究了样品倾斜对电线上蔓延火焰的熄灭极限氧浓度(LOC)的影响。结果，得到了一个有趣的结果，在静态大气中，当样品水平时LOC具有最大值，并且无论样品向哪个方向倾斜，LOC都会减小。此外，我们首次通过实验证明，当对样品施加流动时，当样品周围产生的自然对流沿电线的速度分量与相反的环境流速完全平衡时，LOC 达到最大值。结果在亚洲微重力研讨会上作为主题演讲宣布。