有効乱れ強さによる乱流火炎伝播特性の検討

摘要

ガソリンエンジンにおいて，火炎は乱流場を伝播する．そのため，乱流火炎の伝播特性を明らかにすることは重要である．著者らはこれまでに，球状に伝播する予混合乱流火炎を対象に，乱流燃焼速度を求めた．球状に伝播する乱流火炎の乱流燃焼速度は，火炎が伝播するにつれて増大する．このような球状伝播火炎の乱流燃焼速度特性について，Abdel-Gayed およびBradley らは火炎面に乱れとして作用する乱れの強さが火炎の伝播中に変化しているためであると考え，有効乱れ強さを導入した．著者らは既報で，イソオクタン／空気予混合気の乱流燃焼速度特性を，有効乱れ強さを用いて評価した．乱流燃焼速度は，乱れによる火炎面積の増大と熱－拡散効果よる火炎面局所の燃焼速度の二つの効果によりおもに定まっているものと考えられる．このうち，乱流火炎面積の層流火炎面積からの増大は，乱流燃焼速度を支配する最も重要な因子であると考えられる．そのため，乱流火炎面積を評価することは重要である．この乱流火炎面積と乱流燃焼速度との関係については，これまでに多くの報告がなされている．著者らはこれまで，シュリーレン法を用いて球状に伝播する予混合乱流火炎の乱流火炎像を撮影してきた．しかしながら，シュリーレン法で得られる像は光軸方向に積分された像であるため，火炎面における三次元的な凹凸を評価することができなかった．そこで本研究では，レーザートモグラフ法を用いて球状に伝播する乱流火炎の断層写真を撮影し，乱流火炎面積と相関があると考えられる，乱流火炎断面の周長を求めた．さらに，有効乱れ強さによる乱流火炎周長の変化を求め，乱流燃焼速度特性について考察を行った．