可視化情報学会論文集

壁面に設けた小さな穴から主流中に吹出したジェット(縦渦発生ジェット)は、ジェットと主流との干渉で縦渦を発生させ，その二次流れにより主流側の大きな運動量を持った流体粒子を境界層内へ輸送し，はく離制御に利用できる。縦渦発生ジェットにともなう渦構造の中で、特に後流渦は壁面からジェットに向かって伸びる渦である。そのため後流渦は、縦渦により主流側の流体粒子が境界層内へ輸送させる際に、壁面付近の運動量の小さい流体粒子を主流側に輸送することで、境界層と主流の強制混合に役割を担っている可能性がある。本研究では、はく離制御効果の異なる吹出し口形状を用いて後流渦の違いを調べた。後流渦の下流方向への挙動に吹出し口形状での違いが確認できた。さらに、制御効果の高い吹出し口形状では、後流渦通過にともなう壁面から主流側へ向かう流れの速度が大きくなっていた。

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乱流拡散火炎の微視的な内部構造をより基礎的に解明するためにはその素過程と考えられる渦を伴う拡散火炎の動的な挙動を制御し，その瞬時・時系列的解析を行うことが重要であると考える．本論文では水素30%+窒素70%を燃料とし，中心流を音響励起させることにより，制御可能な渦を伴う軸対称２次元の拡散火炎を形成できる燃焼器を構築した．これを用いて，レーリ散乱法とレーザ誘起蛍光法を組み合わせた瞬時2次元温度・OH-LIF同時測定を行い、火炎内における大規模渦と火炎の干渉挙動を観測した．また，中心の燃料流と周囲の空気流の間に形成される正拡散火炎と，中心の空気流と周囲の燃料流の間に形成される逆拡散火炎の構造の違いに着目し，正拡散火炎では中心燃料流の増加によっても火炎温度はほとんど変化しないのに対して，逆拡散火炎では中心空気流の増加に伴い，火炎温度が著しく低下し，消炎に至ることを明らかにした．さらに，逆拡散火炎で強い中心速度変動を受けた渦と火炎の干渉挙動では，渦の後流側で消炎が生じ，一組のエッジフレームが形成され，内側のエッジフレームは燃料不足のために消炎に至るが，外側のエッジフレームは再着火をおこす場合が存在することを明らかにした．

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