固体の燃焼過程における振動燃え拡がり現象の伝熱的解析

摘要

可燃性液体表面に沿って火炎が燃え拡がるときの挙動に，振動燃え拡がりと呼ばれる火炎速度が周期的に変動する現象が知られている．雰囲気が，静止している空気の場合，火炎の挙動は液体の蒸発過程を伴うため，主に可燃性液体の温度に依存する．液相における熱移動は，火炎先端直下と前方との温度差に起因するマランゴニ効果によって温度の高い可燃性液体が火炎先端前方に流れることにより著しい影響をうけ，火炎速度に周期的な変動を引き起こす．可燃性固体の燃え拡がり現象については，液体のような燃料自身の対流が伴うことはなく熱分解によってガス化して燃焼するため，周期的な振動は存在しないと考えられており，またその測定の困難さから報告がない．このような振動現象を捉えるためには，高速な計測や撮影が必要となる．固体面上の燃え拡がり現象では，火炎先端が進行する過程での熱拡散現象の計測に，光の吸収や屈折を利用した計測手法は採用できない．さらに，高速な温度変化計測が必要であると考えられるが，熱電対等による接触式温度計測の場合，センサーへの熱損失があることや計測速度が遅いことから現象をとらえることができない．そこで，我々は，微視的かつ高速な温度計測を可能とした反射光学系赤外温度計測システムを製作し，鉛直下方へ燃え拡がる固体の燃焼過程における振動燃え拡がり現象を観測したので報告する．