極めて微小な測定体積を持つ位相ドップラー流速計の開発

极小测量体积相位多普勒电流计的研制

• 批准号: 25917012
• 负责人: 駒田 佳介
• 金额: $ 0.38万
• 依托单位: Nagasaki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-25917012/
• 关键词: ディーゼル機関; レーザー計測

ディーゼル機関の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. 位相ドップラー流速計(PDPA)は2本のレーザー光を交差させ, 交点に生じた干渉縞を通過する液滴の速度とサイズを計測する装置であり, 液滴の速度とサイズを計測する代表的な計測装置である. しかし, 従来のPDPAの測定体積は大きく, そのため高数密度な液滴群の個々の液滴を計測することが困難であった. 独自に開発したレーザー2焦点流速計(L2F)は, 半導体レーザーより出力されたレーザー光をビームスプリッターにより2本のレーザー光に分け, 集光レンズを用いることにより形成した2つの焦点間を飛行する液滴の速度とサイズを計測する装置である. L2Fの測定体積はPDPAに比べて100分の1以下であり, より高数密度な液滴群の計測が可能であるが, 測定点を通過した液滴の形状を識別することができない. 本研究において, L2Fの光学系を改良し, 極めて細いレーザー光を用いた測定点を作ることで, L2Fよりも小さな測定点を持ち, なおかつ変形した液滴を識別可能な新たな流速計を開発することを目的としている.波長810nmの半導体レーザーより出力された拡散するレーザー光を非球面レンズおよびビームスプリッターを用いることで2本の平行光を生成し交差させた. 2本のレーザー光の交差部に液滴を通過させた際に生じたドップラー信号を受光可能であることを確認した. 他研究者が公表した論文, および過去に行ったL2F計測結果より, ディーゼル噴霧の先端近傍に高数密度な液滴群が存在することがわかっている. 今後は光学系を最適化することでより細いレーザー光を生成し, さらに波長が短い半導体レーザーを用いることで測定体積の微小化する. それらの光学系を用いて噴孔近傍における噴霧先端に存在する高数密度液滴群の挙動を明らかにすることを目指す.

The fuel spray has high droplet velocity and high numerical density. The phase flow meter (PDPA) is a representative measurement device for measuring the velocity of droplets passing through the intersection point of two primary light sources. The measurement volume of PDPA in the past is large, and the measurement of droplets with high number density is difficult. A device for measuring the velocity of liquid droplets in flight between two focal points is provided. The measurement volume of L2F is less than 100 minutes for PDPA, and the measurement of droplet groups with high number density is possible. The measurement point is passed through and the droplet shape is recognized. In this study, the optical system of L2F is improved, and the measurement point of L2F is maintained, and the shape of L2F is changed. The wavelength of 810nm semiconductor laser output is divided into two parts: the first part is aspheric laser output, the second part is parallel laser output, and the third part is parallel laser output. 2. The liquid drops at the intersection of the light source are generated when the light source is detected. His researchers have published papers showing the existence of high number density droplet clusters near the tip of the spray in the past. In the future, the optical system will be optimized to generate fine light, and the wavelength will be shortened to minimize the measurement volume. The optical system is used in the vicinity of the nozzle, the spray tip exists, and the high number density droplet group moves.

项目成果

Relation between Tip Penetration and Droplet Size of Diesel Spray

• DOI: 10.4271/2013-01-1599
• 发表时间: 2013-04
• 作者: Keisuke Komada;D. Sakaguchi;H. Tajima;H. Ueki;M. Ishida

Study on Combustion and Soot Emission of Ethanol or Butanol Blended with Gas Oil in a Direct Injection Diesel Engine

• DOI: 10.4271/2013-32-9112
• 发表时间: 2013-10
• 期刊: SAE International Journal of Fuels and Lubricants
• 影响因子: 1
• 作者: Shohei Yamamoto;Shotaro Watanabe;Keisuke Komada;D. Sakaguchi;H. Ueki;M. Ishida

Study on Simulation of Diesel Fuel Spray Based on L2F Measurement

基于L2F测量的柴油喷雾模拟研究

• 发表时间: 2013
• 作者: S. Yamamoto;S. Watanabe;K. Komada;D. Sakaguchi;H. Ueki and M. Ishida;K. Komada
• 通讯作者: K. Komada

Study on Cyclic Variation in near-Nozzle Region of Diesel Spray by L2F

L2F柴油喷雾近喷嘴区域循环变化研究

• 发表时间: 2013
• 作者: S. Yamamoto;S. Watanabe;K. Komada;D. Sakaguchi;H. Ueki and M. Ishida;K. Komada;K. Komada
• 通讯作者: K. Komada