Effect of preferential diffusion on turbulent burning velocity of fuel/oxygen/inert gas mixtures

Abstract

In the previous works, the preferential diffusion effect was found to play an important role in premixed turbulent combustion characteristics, where N2 was added as an inert gas to several fuel/oxygen mixtures. In this study, the inert gas is changed to Ar, He and CO2 and the relationship between the turbulent burning velocity and the diffusion coefficient of each inert gas in the multicomponent mixture is examined experimentally. As a result, Ar and CO2 added mixture is show slightly larger turbulent burning velocities than that of N2 added mixtures. On the contrary, He added mixtures show very smaller turbulent burning velocities at the same equivalence ratio. These characteristics are discussed in connection with each diffusion coefficient of fuel, oxygen and inert gas in multicomponent system.

いくつかの燃料/酸素混合物に不活性ガスとして窒素を添加した以前の研究で、選択拡散効果が予混合乱流燃焼特性に重要な役割を果たすことがわかった。ここでは、不活性ガスをAr、HeおよびCO2に変えて、多成分混合における各不活性ガスの拡散係数と乱流燃焼速度の関係を実験的に検討した。結果として、ArとCO2を添加した混合系はN2を添加した混合系よりもわずかに大きな乱流燃焼速度を示した。一方、Heを添加した混合系は同じ当量比において非常に小さな乱流燃焼速度を示した。これらの特性を多成分系における燃料、酸素および不活性ガスの各拡散係数と関連づけて議論した。