Morphology and structure of spherically propagating premixed turbulent hydrogen - air flames

Hazim Shehab; 渡邊裕章; 源勇気黒瀬良一北川敏明

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Morphology and structure of spherically propagating premixed turbulent hydrogen - air flames

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この度は，日本燃焼学会論文賞を賜り，大変光栄に存じます．本論文は，量論条件の火炎厚さを十分な精度で解像し，詳細な化学反応機構と分子拡散を考慮した水素/空気予混合球状伝播火炎の3次元直接数値計算（DNS）を，乱流の積分スケールと乱れ強さを独立に変化させたcorrugated flamelets領域からthin reaction zones領域に至る乱流の4条件について実施したものです．計算の結果，量論条件では燃料消費率と熱発生率が顕著な領域は，火炎面のうち，負の曲率をもつ領域に現れることを発見しました．これは水素分子が正の曲率をもつ領域に広く分布する一方で，OHラジカルは負の曲率をもつ領域に特に集中する等，活性化学種が火炎仲張に影響を受けて特異な拡散挙動を取るためであり，ルイス数によりこの現象が説明できることがわかりました．次に，ミンコフスキー汎関数を用いて，燃料消費率が顕著な領域の形状を厚さ，幅および長さといった形状パラメータを抽出して詳しく分析したところ，乱れが強くなるに従い，この領域はより厚く，より広く，より長い形状へ変化すること，火炎伸張による表面積の増大は乱流混合による火炎厚さの増大を上回ること等を見出しました．また，これらの形状の変化は，テイラーマイクロスケールの渦運動と強い相関をもつ一方で，コルモゴロフスケールの渦運動との相関が見られないこと，こうした局所的な乱流と火炎との相互作用による火炎面の形状変化は，球状伝播火炎の火炎サイズの変化（増大）に応じて，局所的な速度変動により現れる特定のテイラーマイクロスケールの渦との干渉により発生することがわかりました．

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来源
《日本燃焼学会誌》 |2023年第211期|共1页
作者
Hazim Shehab; 渡邊裕章; 源勇気黒瀬良一北川敏明;
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作者单位

九州大学大学院工学研究院;

九州大学大学院総合理工学研究院;

京都大学大学院工学研究科東京工業大学大学院工学院;

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原文格式 PDF
正文语种日语
中图分类燃料与燃烧;
关键词

Morphology and structure of spherically propagating premixed turbulent hydrogen - air flames

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