ストリッピングとレイリーテイラー不安定性を考慮した液滴微粒化分布特性予測式の確立

噴霧燃焼において、微粒化で形成される微細液滴のサイズは液体燃料の蒸発率に大きな影響を及ぼし、結果として、燃焼過程に大きな影響を与える。そのため、微粒化によって形成される微細液滴の径を予測することは重要となる。そこで、本研究の目的は、液滴微粒化で形成される微細液滴の粒度分布特性を明らかにし、粒度分布予測式を提案することである。微細液滴の径は、顕微鏡を用いて微細液滴を超高解像度で撮影し、撮影画像を画像処理することで測定される。被写体とカメラレンズ（顕微鏡）の距離を任意に制御できる較正装置を用いて、測定誤差の明確化および被写界深度の定式化を行い、微細液滴径の測定手法を確立した。液滴微粒化で形成される微細液滴が広がる領域の一部分を顕微鏡で超拡大撮影し、高Weber数条件での液滴微粒化で形成される微細液滴の体積確率密度分布、Sauter平均粒径（SMD）およびmass median直径（MMD）の時間変化を明らかにした。その結果、液滴微粒化による微細液滴の体積確率密度分布は、ピークが一つヒストグラムになることがわかった。さらに、体積確率密度分布は概ねroot-normal分布関数で記述されることが明らかとなった。また、SMDおよびMMDは時間の経過とともに大きくなることがわかった。さらに、ある時刻を過ぎるとSMDおよびMMDの増加率が大きくなることが確認された。粒度分布予測式を提案するためには、粒度分布を記述する分布関数を決定することが求められる。得られた予測式を検証するときには、平均粒径のデータは有益である。以上から、本研究は、粒度分布予測式の確立に大きく貢献した。

噴霧燃焼において、微粒化で形成される微細液滴のサイズは液体燃料の蒸発率に大きな影響を及ぼし、結果として、燃焼過程に大きな影響を与える。そのため、微粒化によって形成される微細液滴の径を予測することは重要となる。そこで、本研究の目的は、液滴微粒化で形成される微細液滴の粒度分布特性を明らかにし、粒度分布予測式を提案することである。微細液滴の径は、顕微鏡を用いて微細液滴を超高解像度で撮影し、撮影画像を画像処理することで測定される。被写体とカメラレンズ（顕微鏡）の距離を任意に制御できる較正装置を用いて、測定誤差の明確化および被写界深度の定式化を行い、微細液滴径の測定手法を確立した。液滴微粒化で形成される微細液滴が広がる領域の一部分を顕微鏡で超拡大撮影し、高Weber数条件での液滴微粒化で形成される微細液滴の体積確率密度分布、Sauter平均粒径（SMD）およびmass median直径（MMD）の時間変化を明らかにした。その結果、液滴微粒化による微細液滴の体積確率密度分布は、ピークが一つヒストグラムになることがわかった。さらに、体積確率密度分布は概ねroot-normal分布関数で記述されることが明らかとなった。また、SMDおよびMMDは時間の経過とともに大きくなることがわかった。さらに、ある時刻を過ぎるとSMDおよびMMDの増加率が大きくなることが確認された。粒度分布予測式を提案するためには、粒度分布を記述する分布関数を決定することが求められる。得られた予測式を検証するときには、平均粒径のデータは有益である。以上から、本研究は、粒度分布予測式の確立に大きく貢献した。