Laminar flame structures and turbulent flame characteristics of ammonia flames at high temperature and high pressure conditions

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アンモニア火炎の詳細理解に向けて，定量計測技術の高度化は不可欠である．そのため令和４年度は，Laser Induced Thermal Grating Spectroscopy (LITGS)を用いて，1.0 MPaにおける酸素富化メタン／酸素／窒素予混合火炎の火炎温度計測を実施し，光学系の構成などが温度計測結果に及ぼす影響について詳細に検討した．実験には，東北大学流体科学研究所の小型高圧燃焼試験設備を用いた．本研究では，特に光学系が計測結果に及ぼす影響について検討を行うために，ポンプビーム間隔を10 mm，7 mmの場合それぞれにおいてLITGSによる温度定量計測を実施した．このように光学系を変更する事によって，計測点に形成される格子間隔をそれぞれ，23 μm，34 μmに変更することができる．実験では酸素富化率（窒素と酸素のガス中に占める酸素の割合）を0.21（空気）から0.55まで変化させた．その結果，幅広い酸素富化率の条件でLITGS信号を計測する事ができた．また得られた信号の特性をシグナルコントラストの観点から評価した．その結果，格子間隔が34 μmの条件の方がシグナルコントラストの大きく，LITGSにより得られた温度が数値計算によって予測される温度に近い事が明らかとなった．このように，令和４年度は，温度計測精度に及ぼす光学系の影響を明らかにすることができた．また令和５年度で実施する平面よどみバーナーの設計・製作が完了した．以上のように令和４年度は，アンモニア火炎の詳細計測に向けたレーザー計測の高度化を行うことができた．