輻射加熱下における壁面上の水膜形成過程の可視化および輻射遮蔽効果の定量的解明

辐射加热下壁面水膜形成过程可视化及辐射屏蔽效果定量阐明

• 批准号: 22K03952
• 负责人: 丹下 学
• 金额: $ 2.41万
• 依托单位: Shibaura Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03952/
• 关键词: 防災; 火災; 熱工学; 液膜流; 流体力学; 伝熱工学; 建築工学

本研究は，建築物の延焼防止手法である壁面への散水システムの最適化を背景に，建築部材の表面を流下する液膜が火炎からの輻射を遮蔽する効果を定量的に解明するために，輻射加熱壁面上の流下液膜を対象として，散水システムが噴射する液滴が壁面上で液膜や飛散液滴を形成する過程，および蒸気・飛散液滴・流下液膜それぞれによる輻射遮蔽効果を明らかにすることを目的としている．今年度は，レーザ・蛍光計測手法を用いてスプレーが平板上で液膜・飛散液滴を形成する動的過程および輻射加熱が液膜内に形成する温度分布を直接計測するための実験系を設計した．具体的には，流量・温度の制御されたスプレーを吹きつけて鉛直壁面に液膜を形成する装置と，PLIF(Planar Laser Induced Fluorescence)法を用いて，PIV粒子および蛍光染料を混合した液体をスプレーノズルで壁面に噴射し，液膜が形成される様子を高速カメラによって観測するための光学系を設計した．PIV解析により液滴の合体や液滴が液膜に取り込まれることで液膜が形成される動的な過程を明らかにするとともに，LIF解析によって液膜厚さの変化を求めることができるものと考えられる．また，本研究課題の前提となる研究課題において，輻射加熱下での流下液膜で発生するべき流動不安定が予想された条件下では再現できなかった．これは，予想に用いた既往研究が輻射加熱ではなく，液膜下部からの熱伝導による加熱を用いていたため，流動不安定の要因である液膜表面の温度分布および表面張力の分布が大きくなかったためであると考えられた．熱流計を用いて加熱量を確認するとともに，その原因を検討した．

本研究旨在定量阐明沿建筑构件表面流下的液膜对屏蔽火焰辐射的影响，旨在优化墙壁喷水系统，这是防止建筑物内火灾蔓延的一种方法。辐射加热壁面上的流动针对下部液膜，阐明喷水系统喷射的液滴在壁面上形成液膜和分散液滴的过程，以及蒸汽、分散液滴和下降液膜分别的辐射屏蔽作用目的是。今年，我们将利用激光和荧光测量技术，开发一套实验系统，直接测量喷雾在平板上形成液膜和分散液滴的动态过程，以及液膜中形成的温度分布。辐射加热。具体来说，我们设计了一种由PIV颗粒和荧光染料混合的液体，该装置以受控的流量和温度喷射喷雾，在垂直壁表面上形成液膜，并设计了PLIF（平面激光诱导荧光）方法。使用喷嘴将液体喷射到墙壁上并使用高速摄像机观察液膜形成的光学系统。 PIV 分析揭示了通过液滴聚结和液滴并入液膜形成液膜的动态过程，而 LIF 分析使确定液膜厚度的变化成为可能。此外，在作为本研究项目前提的研究问题中，在辐射加热下下降液膜中应出现的流动不稳定性无法在预期条件下再现。这是因为以往的预测研究采用的是液膜底部的热传导加热，而不是辐射加热，因此导致流动不稳定的液膜表面的温度分布和表面张力分布被忽略了。据认为，这是由于。我们使用热流计确认了加热量并调查了原因。