Combustion Dynamics

Course title

4M492000

Combustion Dynamics

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Course content

燃焼は、燃料と酸化剤の発熱を伴う・高速な化学反応である．一般的には、酸化剤は空気が使用される．燃料は、固体・液体・気体あるいは混相状態の燃料が使用される．講義の初めには、それぞれの相（固体・液体・気体）に対応する燃焼特性を解説する。次に、予混合燃焼、すなわち、燃料と酸化剤が予め、混ざり、その後、燃焼する予混合火炎の基本特性と火炎構造を解説する。後半の講義では、拡散燃焼、燃料と酸化剤が別々に供給された後に燃焼する拡散火炎の基本特性と火炎構造を解説した後に、実用燃焼器内の乱流燃焼特性を解説する．

Purpose of class

燃焼は、熱エネルギー源として私たちの生活に欠かすことができない。他方、炭化水素燃料の枯渇、地球温暖化および窒素酸化物などに代表される有害排出の問題を抱え、環境に与える負荷は多大である。本講義では、燃焼の基本的特性を理解し、その利用方法と問題点について環境と安全面から議論する。

Goals and objectives

受講した学生が、固体、液体、気体燃料の燃焼現象の基本的な違いを説明できる．
予受講した学生が、火炎の構造と火炎伝播特性などを理解する．乱流予混合火炎の構造を説明できる．
受講した学生が、火炎の構造を予混合火炎と比較してその違いを説明できる．

Language

Japanese(English accepted)

Class schedule

	Class schedule	HW assignments (Including preparation and review of the class.)	Amount of Time Required
1．	燃焼の利点および問題点について	熱力学（学部）使用した教科書の第７章を復習しておく．	190minutes
2．	燃焼の基礎１　化学反応と生成熱、燃焼の種類と燃焼現象の関連などについて	メタン・プロパンなどの代表的な炭化水素燃料の総括反応を調べる．	190minutes
3．	燃焼の基礎２　燃焼現象（拡散火炎および予混合火炎の構造と特性）	反応物と生成物の濃度と火炎温度の関連のモデル図を作成する．	190minutes
4．	燃焼の基礎３　流れと燃焼（層流および乱流燃焼特性）	積分スケールなどの乱流現象支配する各種乱れの特性項目の代表３つ挙げて調べる．	190minutes
5．	予混合燃焼１　火炎伝播のメカニズムと特徴	一次元火炎伝播モデル図を作成し、層流予混合火炎の火炎伝播機構を調べる．	190minutes
6．	予混合燃焼２　消炎のメカニズムとその原因	消炎の原因となる項目を３つ挙げて、その影響について考察する．	190minutes
7．	中間試験とその試験問題の解説	１〜６の講義内容と課題をふくしゅうする．	190minutes
8．	拡散燃焼　予混合火災との基本的な違いについて火炎面モデル	フレームシートモデルを作図する．	100minutes
8．	拡散燃焼　予混合火災との基本的な違いについて火炎面モデル	予混合火炎と違いを３つ挙げて考察する．	90minutes
9．	乱流燃焼１　乱流予混合火災モデル	乱流火炎片モデル図を作成し、乱流火炎の局所的な火炎構造を調べる．	190minutes
10．	乱流燃焼２　乱流拡散火炎モデル	火炎片の構造を予混合火炎と比較しながら調査し、簡単乱流拡散火炎モデル図を作成する．	190minutes
11．	乱流燃焼３　乱れのスケールと強度が及ぼす影響	乱流燃焼の限界について講義では議論するので、乱流強度と乱流燃焼速度の関連について調査する．	190minutes
12．	総合1 燃焼の限界　マイクロ燃焼、ハイブリッド燃焼などの新燃焼技術関する話題	各自、燃焼関連の専門誌、例えば、COMBUSTION AND FLAMEなどをキーワード検索して研究動向を調べる．少なくても１つの論文を取り上げ読んでおく．	190minutes
13．	総合２外部講師を招聘して最先端のエネルギー環境工学について講演	１２週目に講義内容の詳細（スライド等）を配布するので、それらの資料を読み準備をする．	190minutes
14．	期末試験および試験問題の解説	１〜１３週までの内容を復習する	190minutes
Total.	-	-	2660minutes

Relationship between 'Goals and Objectives' and 'Course Outcomes'

	中間試験	期末試験	Total.
1.	20%		20%
2.	20%	20%	40%
3.		40%	40%
Total.	40%	60%	-

Evaluation method and criteria

中間試験４０％　
固体・液体･気体の燃焼過程が理解している．１０％
流れの特性（流体力学基礎）が理解できている．５％
総括反応が理解している．５％
予混合火炎の構造・特性が説明できる．２０％
期末試験６０％
拡散火炎の構造・特性が説明できる．２０％
乱流火炎構造・特性が説明できる．２０％
先端燃焼技術が理解している．２０％
上述の各項目から合計、６０％以上を合格とする．

Textbooks and reference materials

講義中に講義資料を配布して、その内容に沿って講義をする．
参考書
Lewis von Elbe, Combustion, flame and explosions of gas 3rd edition Academic press.
ISBN 0-12-446751-2

Prerequisites

熱力学および流体力学の基礎知識が必要．
熱機関に関する知識があると講義の理解が深まる．

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