熱工学

火災旋風

火の竜巻「火災旋風」の渦の動きを明らかに


渡邉摩理子先生

上智大学 理工学部 機能創造理工学科

出会いの一冊

流れのふしぎ 遊んでわかる流体力学のABC

日本機械学会:編、石綿良三、根本光正:著(ブルーバックス)

水や空気の「流れ」の世界を、ペットボトルや風船などを使った簡単な実験や身近な例を通して楽しく学ぶことができます。水が丸いものに沿って曲がって流れる理由や飛行機が空を飛ぶしくみなど、日常のちょっとした疑問も解き明かしてくれます。

数式は使わず、イラストや写真でわかりやすく解説されていますので、理系に興味がある人はもちろん、科学が少し苦手な人にもおすすめです。

こんな研究で世界を変えよう!

火の竜巻「火災旋風」の渦の動きを明らかに

非常に高温で危険な「火災旋風」

大きな火災が起きたとき、炎を伴って渦を巻く「火災旋風」という現象が発生することがあります。これは、まるで火の竜巻のように見え、非常に高温で危険であり、大きな被害をもたらすことがあります。

これまでの研究では、火災旋風の高さや渦の強さ、熱の発生量、燃料の消費量などの関係が調べられてきましたが、火炎が揺れ動いたり、渦の中心が移動したりする「非定常(時間によって状態が変化すること)」な動きについては、あまり詳しくわかっていません。

同時発生する火災旋風にも挑戦

瞬間的であっても、火炎が高くなったり渦が強くなったりすると、実際の火災では大きな被害につながる恐れがあります。そこで私の研究では、火災旋風の「ゆらぎ」や「振動」といった非定常な特徴に注目しています。

実験室で小さな火災旋風を再現し、火炎の高さや直径の変化、渦の動きなどを詳しく観察します。また、コンピュータシミュレーションも使って、火災旋風の動きに影響を与える要因を一つずつ調べ、どのように火炎の振動が起きるのかを明らかにしようとしています。

さらに、複数の火災旋風が同時に発生したときに、互いにどのように影響し合うのかという新しいテーマにも挑戦しています。これまであまり研究されてこなかった分野であり、火災の被害を予測し、防ぐための新たな手がかりになると考えています。

実験用のミニ火災旋風
実験用のミニ火災旋風
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「火災旋風の振動特性及び複数火災旋風の相互干渉に関する研究」

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