JP2004293541A - Flame propagation prediction method - Google Patents
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Abstract
【課題】 様々な形態の燃焼に対応するような火炎伝播の予測方法を提供する。
【解決手段】 単位体積当たりの火炎面を火炎面積密度Σとし、火炎の進行は火炎面積密度Σを輸送、生成、拡散することにより火炎伝播を予測する方法において、火炎の進行を表す火炎面積密度の生成は、乱流燃焼による火炎の成長と層流燃焼による火炎の成長との２形態で表し、火炎の進行を表す火炎面積密度の生成は、乱流燃焼による火炎の成長と層流燃焼による火炎の成長との２形態で表し、乱流燃焼による火炎の成長は、化学反応特性時間に逆比例をし、かつ乱流レイノルズ数の関数であるようにした。そして、層流燃焼による火炎の成長は、層流火炎速度と、既燃焼部及び未燃焼部の温度比とに比例をすることにより表し、かつカルロビッツ数の関数であるようにした。
【選択図】 図５PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for predicting a flame propagation which can cope with various forms of combustion.
SOLUTION: A flame surface density per unit volume is defined as a flame area density Σ, and a flame propagation density is represented by a flame area density 表 す in a method of predicting flame propagation by transporting, generating and diffusing the flame area density Σ. Is expressed in two forms, that is, the growth of a flame by turbulent combustion and the growth of a flame by laminar combustion. The generation of the flame area density indicating the progress of the flame is generated by the growth of the flame by the turbulent combustion and the laminar combustion. The growth of the flame due to turbulent combustion was inversely proportional to the characteristic time of the chemical reaction and was a function of the turbulent Reynolds number. The growth of the flame by laminar combustion was expressed in proportion to the laminar flame velocity and the temperature ratio between the burned portion and the unburned portion, and was made to be a function of the Karlovitz number.
[Selection diagram] FIG.
Description
本発明は、火炎伝播予測方法に関する。 The present invention relates to a flame propagation prediction method.
火炎伝播予測方法の一例として、非特許文献１に記載されているものがある。これは、単位体積当たりの火炎面を火炎面積密度とし、火炎の進行は火炎面積密度を輸送、生成、拡散することにより火炎伝播を予測する方法であり、火炎の生成を、乱流による生成、化学反応特性時間に逆比例をし、火炎の伸長率に比例するようにモデル化し、火炎伝播を予測するものである。
As an example of the flame propagation prediction method, there is a method described in
しかしながら、前述の方法においては、乱流が小さい場合、化学反応特性時間が非常に大きくなり、火炎の伝播は再現されない結果となるため、火炎伝播の予測は不可能であるという問題があった。 However, in the above-described method, when the turbulence is small, the chemical reaction characteristic time becomes very long, and the flame propagation is not reproduced. Therefore, there is a problem that the flame propagation cannot be predicted.
また、燃焼形態が異なる場の燃焼を再現する場合、それぞれの燃焼形態において火炎の生成に定数を掛け、実験値に合わせる必要が生じる。
本発明はこのような問題に鑑み、様々な形態の燃焼に対応するような火炎伝播の予測方法を提供することを目的とする。
In addition, when reproducing combustion in different combustion modes, it is necessary to multiply the generation of the flame by a constant in each combustion mode to match the experimental value.
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a flame propagation prediction method that can cope with various forms of combustion.
そのため本発明では、火炎の進行を表す火炎面積密度の生成は、乱流燃焼による火炎の成長と層流燃焼による火炎の成長との２形態で表し、乱流燃焼による火炎の成長は、化学反応特性時間に逆比例をし、かつ乱流レイノルズ数の関数であるようにした。 Therefore, in the present invention, the generation of the flame areal density representing the progress of the flame is expressed in two forms, that is, the growth of the flame by the turbulent combustion and the growth of the flame by the laminar combustion. The characteristic time is inversely proportional to the characteristic time and is a function of the turbulent Reynolds number.
また本発明では、火炎の進行を表す火炎面積密度の生成は、乱流燃焼による火炎の成長と層流燃焼による火炎の成長との２形態で表し、層流燃焼による火炎の成長は、層流火炎速度と、既燃焼部及び未燃焼部の温度比とに比例をすることにより表し、かつカルロビッツ数の関数であるようにした。 Further, in the present invention, the generation of the flame areal density representing the progress of the flame is expressed in two forms, the growth of the flame by the turbulent combustion and the growth of the flame by the laminar combustion. It was expressed in proportion to the flame speed and the temperature ratio between the burned part and the unburned part, and was made to be a function of the Karlovitz number.
本発明によれば、乱流燃焼による乱流火炎は乱流混合に強く支配され、燃焼反応は乱流混合とともに進行する。そして、乱流混合は、乱流レイノルズ数に強く相関があることから、乱流燃焼による火炎の成長を乱流レイノルズ数の関数で表すことにより、様々な強い乱流場において火炎伝播を予測することが可能となる。 According to the present invention, the turbulent flame due to the turbulent combustion is strongly dominated by the turbulent mixing, and the combustion reaction proceeds with the turbulent mixing. Since turbulent mixing has a strong correlation with the turbulent Reynolds number, flame propagation is predicted in various strong turbulent fields by expressing the growth of the flame due to turbulent combustion as a function of the turbulent Reynolds number. It becomes possible.
また本発明によれば、層流燃焼は乱れがそれほど強くなく、燃焼過程は化学反応に支配されると考えられ、その燃焼形態は、コルモゴルフ特性時間と化学反応の特性時間との比であるカルロビッツ数に特徴づけられることから、カルロビッツ数により関数化することにより、様々な弱い乱流場において火炎伝播を予測することが可能となる。 According to the present invention, the laminar flow combustion is not so turbulent, and the combustion process is considered to be governed by a chemical reaction. The combustion form is the ratio of the characteristic time of the Kolmogolf to the characteristic time of the chemical reaction. Since it is characterized by numbers, it is possible to predict flame propagation in various weak turbulence fields by functionalizing with Karlovitz number.
以下、図面に基づき、本発明の実施形態について説明する。
図１は、火炎面積密度Σを示す概念図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a flame area density Σ.
実際の火炎は非常に薄いため、これを精度良く解くためには、火炎帯厚さよりも小さな計算格子の生成が必要となる。しかしながら、エンジンまたは燃焼器に適用するには計算格子の数が膨大となってしまい、計算コストが非常にかかってしまう。このため、図示のように、単位体積当たりの火炎の面積を考慮することにより、火炎帯厚さよりも大きな計算格子を用いた場合であっても火炎伝播を精度良く計算可能としたものである。 Since the actual flame is very thin, it is necessary to generate a calculation grid smaller than the flame zone thickness in order to solve this accurately. However, when applied to an engine or a combustor, the number of calculation grids becomes enormous, and the calculation cost becomes extremely high. Therefore, as shown in the figure, by considering the area of the flame per unit volume, even when a calculation grid larger than the flame zone thickness is used, the flame propagation can be calculated with high accuracy.
図２は、燃焼開始時期における火炎の成長を示す概念図であり、横軸は点火後の経過時間（Time after ignition）、縦軸は火炎の放射（Flame radius）を示している。なお、図中の実線ＳTは乱流燃焼による火炎の成長、破線ＳLは層流燃焼による火炎の成長をそれぞれ示している。 FIG. 2 is a conceptual diagram showing the growth of the flame at the start of combustion, in which the horizontal axis represents the elapsed time after ignition (Time after ignition), and the vertical axis represents the flame emission (Flame radius). Incidentally, the solid line S T in the figure shows the growth of the flame produced by turbulent combustion, dashed S L is the growth of a flame by laminar combustion respectively.
燃焼開始直後において、燃焼は層流火炎によって成長を行い、次第に乱流燃焼が生成され、時間の経過と共に、乱流燃焼の大きさは層流火炎が無視できるほど大きくなる（Ｓ１＞Ｓ２）。火炎面積密度Σの生成を、乱流火炎および層流火炎の成長により表すことにより、火炎の成長を表している。そして、火炎面積密度Σの生成は、乱流燃焼による火炎の成長ＳTと層流燃焼による火炎の成長ＳLとの２形態を組み合わせることで表している。 Immediately after the start of combustion, the combustion grows by the laminar flame, and turbulent combustion is gradually generated. With time, the magnitude of the turbulent combustion becomes so large that the laminar flame can be ignored (S1> S2). The generation of the flame area density Σ is represented by the growth of the turbulent flame and the laminar flame, thereby indicating the growth of the flame. The flame generation area density Σ represents by combining two forms of growth S L of the flame by growth S T and laminar combustion flame produced by turbulent combustion.
ここで、乱流燃焼による火炎の成長ＳTは、化学反応特性時間に逆比例をし、かつ乱流レイノルズ数の関数であり、（数４）式により表す。 Here, growth S T of the flame by turbulent combustion, the inverse proportion to the chemical reactions characteristic time, and a function of the turbulent Reynolds number, expressed by equation (4) below.
また、層流燃焼による火炎の成長ＳLは、層流火炎速度ＵLと、既燃焼部及び未燃焼部の温度比（Ｔb／Ｔu）とに比例をすることにより表し、かつカルロビッツ数の関数であり、（数５）式により表す。 Moreover, the growth S L of the flame by laminar burning, expressed by the laminar flame speed U L, the proportional temperature ratio of the burned portion and unburned portion and (T b / T u) in and Karurobittsu number And is represented by Equation (5).
図３は、本発明の火炎伝播予測モデルを用いた解析例であり、横軸は上死点後のクランク角（ｄｅｇ．ＡＴＤＣ）、縦軸は圧力（ＭＰａ）および熱発生（ｄＱ／ｄθ）を示している。そして、これらの計算値と実験値とを示している。 FIG. 3 is an analysis example using the flame propagation prediction model of the present invention. The horizontal axis is the crank angle after top dead center (deg. ATDC), and the vertical axis is the pressure (MPa) and heat generation (dQ / dθ). Is shown. The calculated values and the experimental values are shown.
図４は、本発明の火炎伝播予測モデルを用いた解析例である火炎面積密度Σの分布を示す図である。ここで、（数６）式のα2は０．５とし、乱流レイノルズ数の平方根とするのが最も良い結果を得られる。 FIG. 4 is a diagram showing the distribution of the flame area density で, which is an example of analysis using the flame propagation prediction model of the present invention. Here, α 2 in the equation (6) is set to 0.5, and the best result is obtained as the square root of the turbulent Reynolds number.
図５は、燃焼形態が異なる場の燃焼を再現する場合における解析フローを示す図である。
ステップ１（図には「Ｓ１」と示す。以下同様）では、流体解析モデル（メッシュデータ）を入手する。
FIG. 5 is a diagram showing an analysis flow in a case where combustion in a field having a different combustion mode is reproduced.
In step 1 (shown as "S1" in the figure, the same applies hereinafter), a fluid analysis model (mesh data) is obtained.
ステップ２では、実験条件（吸気温度、空燃比など）を入手する。
ステップ３では、流体解析メッシュ（格子）を読み込む。
ステップ４では、後述する図６のフローチャートから解析条件を設定する。
In
In step 3, a fluid analysis mesh (grid) is read.
In step 4, analysis conditions are set from the flowchart of FIG.
そして、これらのステップにて解析モデルから計算用解析格子を生成し、実験値および他のシミュレーションにより導出した初期解析条件および着火時期などの設定を行う。なお、解析の対象がエンジンの場合には、吸気バルブ及び排気バルブの動作プロファイルと、ピストン挙動のプロファイルとの設定を行う。 In these steps, an analysis grid for calculation is generated from the analysis model, and the initial analysis conditions, ignition timing, and the like derived from experimental values and other simulations are set. When the analysis target is an engine, the operation profile of the intake valve and the exhaust valve and the profile of the piston behavior are set.
ここで、図６の解析条件設定フローについて説明する。
ステップ１１〜１５では、吸気ガス組成の決定、境界条件の設定、物性の定義、初期条件の設定、化学反応及び燃焼関係についてそれぞれの処理を行う。
Here, the analysis condition setting flow of FIG. 6 will be described.
In
再度図５を参照して、ステップ５では、設定した初期値に基づき、エンジンまたは燃焼器などの燃焼室内におけるガス流動や燃料などの輸送、拡散、および燃料噴霧の計算を行う。ガス流動や燃料などの輸送及び拡散は、各種差分法、有限要素法、有限体積法などを使用して流体方程式を離散化して解き、乱流の導出には直接数値計算の他、Large Eddy Simulationやｋ−εモデルに代表される各種乱流モデルを使用して解き、ガス流動を精度良く解くとともに、火炎伝播予測に必要な乱流強度ｋ、乱流散逸率ε、乱流レイノルズ数Ｒｅｔ、及びカルロビッツ数Ｋａを導出する。
Referring again to FIG. 5, in
ここで、前述の層流火炎速度ＵLは、実験やデータベースを使用するほか、例えば、KeckやGulderらが開発した各種層流火炎速度モデル、または詳細化学反応モデルから導出した層流火炎速度を使用する。 Here, laminar flame speed U L of the above, in addition to using the experimental and databases, for example, Keck and Gulder et al are various laminar flame speed model was developed, or a laminar flame speed derived from the detailed chemical reaction model use.
ステップ６では、燃焼が開始しているか否か、すなわち着火時期がステップ４で設定した着火時期以降であるか否かの判定を行う。燃焼が開始していると判定した場合には、ステップ７へ進む。一方、燃焼が開始していないと判定した場合には、前述のステップ５へ戻り、処理を繰り返す。
In
ステップ７では、火炎面積密度Σの輸送を前述の（数６）式もしくは（数７）式に基づいて計算を行う。
In
なお、（数６）式もしくは（数７）式は、ガス流動などと同様、各種差分解法や有限要素法、有限体積法を使用して離散化して解く。
ここで火炎伸長率Γは、火炎のストレッチおよびクエンチを表す係数であり、ここでは、Poinsotらが開発した積分長さスケール及び火炎帯厚さの比と、乱れ強さ及び層流燃焼速度の比との関数であり、火炎と渦との相互作用の直接数値シミュレーションから正味の火炎広がりを間欠乱流に関する実験データをもとに関数化したものであるITNFS（Intermittent Turbulence Net Flame Stretch）モデルを使用している。また、火炎が空気から受ける抵抗力（火炎の抗力）を表すＤは、ここではPoinsotらが開発を行なった（数８）式を使用している。なおこれらは、他の式を用いてもよい。
Equations (6) and (7) are solved by discretization using various difference decomposition methods, finite element methods, and finite volume methods, similarly to gas flow and the like.
Here, the flame elongation rate Γ is a coefficient representing the flame stretch and quench.Here, the ratio of the integral length scale and flame zone thickness developed by Poinsot et al., And the ratio of the turbulence intensity and laminar burning velocity Using the ITNFS (Intermittent Turbulence Net Flame Stretch) model, which is a function of the net flame spread based on experimental data on intermittent turbulence from direct numerical simulations of the interaction between flames and vortices. are doing. D representing the resistance (flame drag of the flame) received by the flame from the air uses the equation (8) developed by Poinsot et al. These may use other formulas.
また、着火時期の初期火炎面積密度Σの大きさは、予め定められた火炎核の大きさに基づき、着火時の燃料消費量ｍFによって（数９）式により定めることができる。なお、火炎核は、空燃比および乱流強度等から定まる着火モデルより決定してもよい。 The size of the initial flame area density Σ ignition timing, based on the size of the predetermined flame kernel, the fuel consumption m F during ignition can be determined by (number 9). The flame kernel may be determined from an ignition model determined from the air-fuel ratio, turbulence intensity, and the like.
ステップ８では、既燃焼部及び未燃焼部の温度比（Ｔb／Ｔu）と、燃料消費量を導出する。そして、火炎面積密度Σの輸送から場の燃料消費率ωFchemを（数９）式によって求め、（数１０）式によって燃料の輸送および拡散を離散化することに解く。
In
ステップ９では、ポスト処理を行う。
これまでのステップ５〜９において、予め定められた時間刻み、及びステップ数で解くことにより、燃焼室内の火炎伝播を予測する。
In step 9, post processing is performed.
In
本実施形態によれば、火炎の進行を表す火炎面積密度Σの生成は、乱流燃焼による火炎の成長ＳTと層流燃焼による火炎の成長ＳLとの２形態で表し、乱流燃焼による火炎の成長ＳTは、化学反応特性時間に逆比例をし、かつ乱流レイノルズ数の関数である。このため、乱流燃焼による乱流火炎は乱流混合に強く支配され、燃焼反応は乱流混合とともに進行する。そして、乱流混合は、乱流レイノルズ数に強く相関があることから、乱流燃焼による火炎の成長を乱流レイノルズ数の関数で表すことにより、様々な強い乱流場において火炎伝播を予測することが可能となる。 According to this embodiment, generation of the flame area density Σ representing the progression of the flame, expressed in two forms of growth S L of the flame by growth S T and laminar combustion flame produced by turbulent combustion, by Turbulent Combustion Flame growth ST is inversely proportional to the chemical reaction characteristic time and is a function of the turbulent Reynolds number. For this reason, the turbulent flame due to turbulent combustion is strongly dominated by turbulent mixing, and the combustion reaction proceeds with the turbulent mixing. Since turbulent mixing has a strong correlation with the turbulent Reynolds number, flame propagation is predicted in various strong turbulent fields by expressing the growth of the flame due to turbulent combustion as a function of the turbulent Reynolds number. It becomes possible.
また本実施形態によれば、火炎の進行を表す火炎面積密度の生成は、乱流燃焼による火炎の成長ＳTと層流燃焼による火炎の成長ＳLとの２形態で表し、層流燃焼による火炎の成長ＳLは、層流火炎速度ＵLと、既燃焼部及び未燃焼部の温度比（Ｔb／Ｔu）とに比例をすることにより表し、かつカルロビッツ数の関数（ｅｘｐ（−β2Ｋａ））である。このため、層流燃焼は乱れがそれほど強くなく、燃焼過程は化学反応に支配されると考えられ、その燃焼形態は、コルモゴルフ特性時間と化学反応の特性時間との比であるカルロビッツ数に特徴づけられることから、カルロビッツ数により関数化することにより、様々な弱い乱流場において火炎伝播を予測することが可能となる。 According to this embodiment, generation of the flame area density representing the progression of the flame, expressed in two forms of growth S L of the flame by growth S T and laminar combustion flame produced by turbulent combustion, by laminar flow combustion growth S L of the flame, the laminar flame speed U L, expressed by the proportional temperature ratio of the burned portion and unburned portion and (T b / T u) in and Karurobittsu of the function (exp (- β 2 Ka)). For this reason, laminar combustion is not so turbulent, and the combustion process is thought to be governed by the chemical reaction.The combustion mode is characterized by the Karlovitz number, which is the ratio of the characteristic time of the Kolmogolf to the characteristic time of the chemical reaction. Therefore, it is possible to predict the flame propagation in various weak turbulent fields by functionalizing with the Karlovitz number.
また本実施形態によれば、火炎の生成を表す火炎面積密度Σの生成は、乱流燃焼と層流燃焼との組み合わせにより表される。このため、さらに乱流レイノルズ数によって関数化された乱流火炎の生成と、カルロビッツ数によって関数化された層流火炎の生成との組み合わせによって火炎の生成を表すことにより、層流燃焼と乱流燃焼との双方に支配的な燃焼形態においても火炎伝播を予測することが可能となる。そして、乱流が非常に弱い場の燃焼において、燃焼開始時期は乱流レイノルズ数が非常に小さく、層流燃焼に支配的であるが、燃焼が生成する乱流によって次第に乱流レイノルズ数が大きくなり、乱流による燃焼も強くなるような燃焼においても火炎伝播を予測することが可能となる。 According to the present embodiment, the generation of the flame area density 表 す representing the generation of the flame is represented by a combination of the turbulent combustion and the laminar combustion. Therefore, laminar combustion and turbulent flow are represented by expressing the flame generation by combining the generation of a turbulent flame functionalized by the turbulent Reynolds number and the generation of a laminar flame functionalized by the Karlovitz number. It is possible to predict flame propagation even in a combustion mode that is dominant in both combustion and combustion. Then, in combustion in a field where turbulence is very weak, the turbulent Reynolds number is very small at the start of combustion and is dominant in laminar combustion, but the turbulent Reynolds number gradually increases due to turbulence generated by combustion. Therefore, it is possible to predict the flame propagation even in the combustion in which the combustion due to the turbulence becomes strong.
また本実施形態によれば、乱流燃焼による火炎の成長ＳTは、化学反応特性時間に逆比例をし、かつ乱流レイノルズ数のべき乗（Ｒｅｔ）α2、および火炎のストレッチ率Γに比例することにより導出する。このため、さらに乱流火炎は乱流混合に強く支配され、燃焼反応は乱流混合とともに進行する。そして、乱流混合は乱流レイノルズ数に強く相関があることから、乱流燃焼による火炎の成長ＳTを乱流レイノルズ数のべき乗（Ｒｅｔ）α2とすることにより、場の乱れが強くなるにつれて火炎速度が速くなることが再現可能であり、様々な強い乱流場において火炎伝播を予測することが可能となる。 According to the present embodiment, the growth S T of the flame by turbulent combustion, the inverse proportion to the chemical reactions characteristic time, and turbulent Reynolds number of power (Ret) alpha 2, and flame proportional stretch ratio Γ of To derive it. Therefore, the turbulent flame is further strongly controlled by the turbulent mixing, and the combustion reaction proceeds together with the turbulent mixing. Then, since the turbulent mixing have a strong correlation turbulent Reynolds number, by the growth S T of the flame by turbulent combustion turbulent Reynolds number of power (Ret) alpha 2, turbulence field becomes strong It is reproducible that the flame speed becomes higher as a result, and it is possible to predict the flame propagation in various strong turbulence fields.
また本実施形態によれば、火炎の生成を表す火炎面積密度の輸送は、乱流燃焼による火炎の成長ＳTと層流燃焼による火炎の成長ＳLとの２形態で表し、層流燃焼による火炎の成長ＳLは、層流火炎速度ＵLと、既燃焼部及び未燃焼部の温度比（Ｔb／Ｔu）と、カルロビッツ数の指数関数（ｅｘｐ（−β2Ｋａ））とに比例することにより表す。このため、層流燃焼の生成をカルロビッツ数の指数関数（ｅｘｐ（−β2Ｋａ））とすることにより、場の乱れが小さいきには層流燃焼の生成を大きく、場の乱れが大きいときには層流燃焼の生成を小さくすることが可能であり、層流燃焼による火炎の成長ＳTおよび消炎を再現可能となり、様々な弱い乱流場において火炎伝播を予測することが可能となる。 According to the present embodiment, the transport of the flame area density representing the generated flame is expressed in two forms of growth S L of the flame by growth S T and laminar combustion flame produced by turbulent combustion, by laminar flow combustion growth S L of the flame, in the laminar flame speed U L, the temperature ratio of the burned portion and unburned portion and (T b / T u), and Karurobittsu number of exponential function (exp (-β 2 Ka)) Expressed in proportion. Therefore, the generation of laminar combustion is defined as an exponential function of the Karlovitz number (exp (−β 2 Ka)), so that the generation of laminar combustion is large when the turbulence of the field is small, and when the turbulence of the field is large. it is possible to reduce the generation of laminar flow combustion allows reproducible growth S T and quenching of the flame by laminar combustion, it is possible to predict the flame propagation in a variety of weak turbulence.
また本実施形態によれば、指数関数（ｅｘｐ（−β2Ｋａ））を自然対数の底のカルロビッツ数乗（−β2Ｋａ）とする。このため、より精度良く層流燃焼による火炎の成長ＳTおよび消炎を再現可能となり、様々な弱い乱流場において火炎伝播を予測することが可能となる。 Further, according to the present embodiment, the exponential function (exp (−β 2 Ka)) is set to the power of the base of the natural logarithm, the Karlovitz power (−β 2 Ka). Therefore, it is possible reproduce the growth S T and quenching of the flame by more accurately laminar combustion, it is possible to predict the flame propagation in a variety of weak turbulence.
また本実施形態によれば、乱流燃焼による火炎の成長ＳTを（数４）式にて表す。このため、場の乱れが強くなるにつれて火炎速度が速くなることが再現可能であり、様々な強い乱流場において火炎伝播を予測することが可能となる。 According to this embodiment, representing a growth S T of the flame by turbulent combustion in (Expression 4) below. For this reason, it is reproducible that the flame speed increases as the field turbulence increases, and it is possible to predict the flame propagation in various strong turbulence fields.
また本実施形態によれば、層流燃焼による火炎の成長を（数５）にて表す。このため、場の乱れが大きいときには層流燃焼の生成を小さくすることが可能であり、層流燃焼による火炎の成長ＳLおよび消炎を再現可能となり、様々な弱い乱流場において火炎伝播を予測することが可能となる。 Further, according to the present embodiment, the growth of the flame by the laminar combustion is represented by (Equation 5). For this reason, when the turbulence of the field is large, it is possible to reduce the generation of laminar combustion, and it is possible to reproduce the growth SL and the extinction of the flame by the laminar combustion, and to predict the flame propagation in various weak turbulent fields. It is possible to do.
また本実施形態によれば、火炎の生成を表す火炎面積密度Σの輸送は、乱流燃焼による火炎の成長ＳTと層流燃焼による火炎の成長ＳLとの２形態で表し、火炎の生成が空気から受ける抗力Ｄによって抑制される。このため、火炎の生成が空気から受ける抗力Ｄにより抑制されることにより表すことにより、層流燃焼と乱流燃焼の双方に支配的な燃焼形態において、空気から火炎が抵抗Ｄを受ける効果を再現可能であり、精度良く火炎伝播を予測可能となる。 According to the present embodiment, the transport of the flame area density Σ representing the generated flame is expressed in two forms of growth S L of the flame by growth S T and laminar combustion flame produced by turbulent combustion, flame generation Is suppressed by the drag D received from the air. Therefore, the effect of the flame receiving the resistance D from the air is reproduced in the combustion mode that is dominant in both laminar combustion and turbulent combustion by expressing the generation of the flame by the drag D received from the air. It is possible, and the flame propagation can be accurately predicted.
また本実施形態によれば、火炎面積密度の輸送、生成、拡散を（数６）にて表す。このため、乱流燃焼、層流燃焼の生成および火炎が空気から受ける抵抗Ｄを現すことが可能となり、層流燃焼と乱流燃焼の双方に支配的な燃焼形態においても精度よく火炎伝播を予測することが可能となる。 Further, according to the present embodiment, the transport, generation, and diffusion of the flame area density are represented by (Equation 6). For this reason, it is possible to express turbulent combustion, laminar combustion generation, and the resistance D received by the flame from the air, and accurately predict flame propagation even in a combustion mode that is dominant in both laminar combustion and turbulent combustion. It is possible to do.
Claims (10)
火炎の進行を表す火炎面積密度の生成は、乱流燃焼による火炎の成長と層流燃焼による火炎の成長との２形態で表し、
乱流燃焼による火炎の成長は、化学反応特性時間に逆比例をし、かつ乱流レイノルズ数の関数であることを特徴とする火炎伝播予測方法。 The flame surface density per unit volume is defined as flame area density.
The generation of the flame area density representing the progress of the flame is expressed in two forms, the growth of the flame by turbulent combustion and the growth of the flame by laminar combustion.
A flame propagation prediction method characterized in that the growth of the flame by turbulent combustion is inversely proportional to the chemical reaction characteristic time and is a function of the turbulent Reynolds number.
火炎の進行を表す火炎面積密度の生成は、乱流燃焼による火炎の成長と層流燃焼による火炎の成長との２形態で表し、
層流燃焼による火炎の成長は、層流火炎速度と、既燃焼部及び未燃焼部の温度比とに比例をすることにより表し、かつカルロビッツ数の関数であることを特徴とする火炎伝播予測方法。 The flame surface density per unit volume is defined as flame area density.
The generation of the flame area density representing the progress of the flame is expressed in two forms, the growth of the flame by turbulent combustion and the growth of the flame by laminar combustion.
A flame propagation prediction method characterized in that the growth of the flame by laminar combustion is represented by being proportional to the laminar flame velocity and the temperature ratio between the burned part and the unburned part, and is a function of the Karlovitz number. .
層流燃焼による火炎の成長は、層流火炎速度と、既燃焼部及び未燃焼部の温度比と、カルロビッツ数の指数関数とに比例することにより表すことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の火炎伝播予測方法。 The transport of the flame areal density, which represents the generation of a flame, is expressed in two forms: the growth of the flame by turbulent combustion and the growth of the flame by laminar combustion.
The growth of a flame by laminar combustion is expressed by being proportional to a laminar flame velocity, a temperature ratio between a burned portion and an unburned portion, and an exponential function of the Karlovitz number. 3. The flame propagation prediction method according to any one of 3.
Transport, generation and diffusion of flame areal density
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2004
- 2004-01-27 JP JP2004018834A patent/JP2004293541A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2886406A1 (en) * | 2005-05-31 | 2006-12-01 | Air Liquide | METHOD FOR CONTROLLING EXPLOSION HAZARDS |
| EP1729118A1 (en) * | 2005-05-31 | 2006-12-06 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Method of controlling the explosion risk of a gaseous mixture. |
| US9494489B2 (en) | 2013-11-15 | 2016-11-15 | Mitsubishi Electric Corporation | Internal combustion engine inner-cylinder pressure estimation apparatus |
| CN110189346A (en) * | 2019-05-15 | 2019-08-30 | 西北工业大学 | Flame turbulivity acquiring method based on chemical self-luminous technology |
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