超高精度粒径計測を可能にするレーザー2焦点流速計の開発

ディーゼル機関の熱効率改善および排気物質低減のため、燃料噴霧の挙動の解明が求められているが、噴射される燃料の噴霧液滴は高速かつ高数密度であるため従来の流速計では測定が困難であった. L2Fはマイクロスケールの測定体積を持つことから, 噴孔出口近傍のディーゼル噴霧の個々の液滴を判別可能である. 液滴の飛行方向に対して2つの焦点を平行に配置し, 上流側および下流側の焦点における液滴出現時刻の差と2焦点間距離より液滴速度を求め, また, 液滴が焦点を通過する際の散乱時間より液滴サイズを算出できる. しかし液滴が焦点の中心を通過しない場合, L2Fは液滴サイズを過小評価してしまう. 本研究は, 実績のあるL2Fの光学系を改良することにより二重円構造の焦点を持つ新しい流速計を開発し, 噴孔近傍のディーゼル噴霧液滴の分裂特性の非定常現象を明らかにすることを目的とする.波長の異なる2種類の半導体レーザーをL2Fに設置し, 集光レンズに対するそれぞれのレーザー光の入射角をずらすことで, 上流側および下流側に中心のずれた二重円構造を持つ焦点の形成を試みた. 過去に行ったL2F計測結果より, ディーゼル噴霧の中心近傍に液滴間隔が極めて小さな液滴群が存在することがわかっている. 今後は光学系を調整することで最適な焦点間隔を持つ二重円構造焦点を生成し, さらに波長が異なる半導体レーザーを用いることで最適なレーザー波長の選定を行う. それらにより, 噴霧中心の極めて密集している液滴群について, より高精度に液滴径を評価し高密度液滴群の挙動を明らかにすることを目指す.

ディーゼル機関の熱効率改善および排気物質低減のため、燃料噴霧の挙動の解明が求められているが、噴射される燃料の噴霧液滴は高速かつ高数密度であるため従来の流速計では測定が困難であった. L2Fはマイクロスケールの測定体積を持つことから, 噴孔出口近傍のディーゼル噴霧の個々の液滴を判別可能である. 液滴の飛行方向に対して2つの焦点を平行に配置し, 上流側および下流側の焦点における液滴出現時刻の差と2焦点間距離より液滴速度を求め, また, 液滴が焦点を通過する際の散乱時間より液滴サイズを算出できる. しかし液滴が焦点の中心を通過しない場合, L2Fは液滴サイズを過小評価してしまう. 本研究は, 実績のあるL2Fの光学系を改良することにより二重円構造の焦点を持つ新しい流速計を開発し, 噴孔近傍のディーゼル噴霧液滴の分裂特性の非定常現象を明らかにすることを目的とする.波長の異なる2種類の半導体レーザーをL2Fに設置し, 集光レンズに対するそれぞれのレーザー光の入射角をずらすことで, 上流側および下流側に中心のずれた二重円構造を持つ焦点の形成を試みた. 過去に行ったL2F計測結果より, ディーゼル噴霧の中心近傍に液滴間隔が極めて小さな液滴群が存在することがわかっている. 今後は光学系を調整することで最適な焦点間隔を持つ二重円構造焦点を生成し, さらに波長が異なる半導体レーザーを用いることで最適なレーザー波長の選定を行う. それらにより, 噴霧中心の極めて密集している液滴群について, より高精度に液滴径を評価し高密度液滴群の挙動を明らかにすることを目指す.