On the effect of ionic wind on structure and temperature of laminar premixed flames influenced by electric fields

[syoukera]

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S001021801630339X?via%3Dihub

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課題

イオン風発生時の温度場への影響はよく分かっていない Yet, especially the resulting flame temperature under the influence of electric fields is still an open research topic.

解決方法

振動的なコヒーレントアンチストークスラマン分光法で温度を計測した Thus, in the present study the temperature distributions in a laminar premixed Bunsen type flame were measured for different air–fuel-mixtures using point-wise vibrational coherent-anti-Stokes Raman spectroscopy (vibrational-CARS) when a static electric field is activated.

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結果

• 電界は未燃ガスおよび火炎の温度を上昇させる
• 燃料過濃側でその効果は大きい
• 既燃ガスが未燃側に拡散することで火炎温度が上昇した？

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実験装置

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少し複雑な形状 電極の間を火炎が斜めに横切っているために少しややこしい。 ポテンシャル場が想像しにくくて、どんな方向に荷電粒子たちが輸送されるのかがイメージできない

バーナがグラウンドで上のコイルにプラスのポテンシャルを与えるので、バルクのイオン風は下側に向かう

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電界の印加によって火炎帯内側のピークは上昇、火炎帯外側に幅が広くなっている。 ただし、火炎帯の内側への変化はみられない。

火炎帯後流では温度が高いためにイオンが多く存在してその中でイオン風によって駆動されてもそのままイオンであり続けるが、未燃部に突入するとたの化学種との衝突で失活してイオンが存在しなくなる。そのため、イオン風による影響は未燃側へ到達しなかったのではないか？

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軸方向流速：バーナ直上ではほとんど変わらない。火炎面に沿って上流にいけば行くほど速度の差異は大きくなっている。徐々に積算されていっているような感じ、Volumeで存在するイオンたちが全体で同じ方向に駆動されて後半の方に多くの力が伝わっている 半径方向流速：形状は同じもののわずかに下方向へシフトしている

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温度場

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OHの分布とほとんど変わらない結果 0 kVでは中心がピークを取っているのに対して、6 kVでは火炎帯後流まで緩やかに上昇している。既燃ガス中での下方への拡散があるという想像をしたくなる結果。

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火炎中での抵抗

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なぜ過濃条件でもっとも大きな効果が発生したか

著者の主張

電気的な抵抗の影響 R1(図11上方、火炎と電極の間)には負のイオンしかいない。この距離を短くすると抵抗値が下がる R2(火炎内部)は火炎帯でのイオンの生成量に依存、つまり火炎温度が高いほど抵抗値が下がる 過濃条件の、火炎長の増大と火炎温度の増大がイオンの生成量の増大の原因

どう思うか

抵抗値を妄想するよりも、電流の計測値を見せて欲しい。 荷電粒子への電界の印加に抵抗値は関係なくない？ 火炎温度が高いとイオンの量が増えるのは理解。それ以前にH3O+たちの量が増えやすくなるのも要因では？