噴霧の保炎機構を再検討するための微小重力環境を利用した冷炎燃え広がりに関する研究

噴霧火炎基部や燃料予蒸発管内で起こりうる燃料液滴の冷炎点火・燃え広がりに着目し，噴霧を単純化した燃料液滴列を対象にし，基礎的な研究を行った．軸対称な火炎燃え広がりが実現される微小重力環境を利用した実験を行うことで，数値シミュレーションの検証を容易にする計画である．2022年度は，開発した熱線式定温度型冷炎強制点火装置を用い，北海道のコスモトーレ落下塔（微小重力時間：2.5 s）で実現した微小重力場においてデカン燃料液滴列の冷炎燃え広がり実験を高温雰囲気中で行った．冷炎燃え広がり速度計測を行うため，バックリット法と高速度ビデオカメラを用いた．液滴直径履歴を計測し，液滴直径の2乗の変化率が変化する現象が液滴列に沿って伝わるその伝播速度から冷炎燃え広がり速度を計測した．成果は，NASAの液滴冷炎研究チームに報告し，評価を受けた．コスモトーレでの微小重力実験を7回行い，5回分の実験データを取得できた．液滴生成部から実験部である高温容器に異動する際に一部の液滴が脱落したり実験装置が誤作動した実験が3回あり，液滴列燃え広がり速度が取得できたのは2回の実験であった．雰囲気温度523 K，強制点火までの待ち時間1.0 s，無次元液滴間隔2.7および5.3の条件における冷炎燃え広がり速度は，それぞれ17.9 および25.4 mm/sであり，熱炎燃え広がりに比較して非常に遅いことがわかった．これは，世界初の冷炎燃え広がり速度の測定結果である．冷炎燃え広がりの数値シミュレーション・コードが完成し，初期条件を変えながら計算を行った．雰囲気温度と強制点火までの待ち時間を変更することにより，二つの燃え広がりモードが現れた．一つは，熱の伝達により燃え広がりが進行するモードであり，もう一つは時間差を伴う連続した自発点火のモードであった．このモード遷移の検証と燃え広がり速度の定量的比較を今後行う．

噴霧火炎基部や燃料予蒸発管内で起こりうる燃料液滴の冷炎点火・燃え広がりに着目し，噴霧を単純化した燃料液滴列を対象にし，基礎的な研究を行った．軸対称な火炎燃え広がりが実現される微小重力環境を利用した実験を行うことで，数値シミュレーションの検証を容易にする計画である．2022年度は，開発した熱線式定温度型冷炎強制点火装置を用い，北海道のコスモトーレ落下塔（微小重力時間：2.5 s）で実現した微小重力場においてデカン燃料液滴列の冷炎燃え広がり実験を高温雰囲気中で行った．冷炎燃え広がり速度計測を行うため，バックリット法と高速度ビデオカメラを用いた．液滴直径履歴を計測し，液滴直径の2乗の変化率が変化する現象が液滴列に沿って伝わるその伝播速度から冷炎燃え広がり速度を計測した．成果は，NASAの液滴冷炎研究チームに報告し，評価を受けた．コスモトーレでの微小重力実験を7回行い，5回分の実験データを取得できた．液滴生成部から実験部である高温容器に異動する際に一部の液滴が脱落したり実験装置が誤作動した実験が3回あり，液滴列燃え広がり速度が取得できたのは2回の実験であった．雰囲気温度523 K，強制点火までの待ち時間1.0 s，無次元液滴間隔2.7および5.3の条件における冷炎燃え広がり速度は，それぞれ17.9 および25.4 mm/sであり，熱炎燃え広がりに比較して非常に遅いことがわかった．これは，世界初の冷炎燃え広がり速度の測定結果である．冷炎燃え広がりの数値シミュレーション・コードが完成し，初期条件を変えながら計算を行った．雰囲気温度と強制点火までの待ち時間を変更することにより，二つの燃え広がりモードが現れた．一つは，熱の伝達により燃え広がりが進行するモードであり，もう一つは時間差を伴う連続した自発点火のモードであった．このモード遷移の検証と燃え広がり速度の定量的比較を今後行う．