ホローコーン噴霧の噴霧基部の挙動および液滴流動過程の解明

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滴径-滴速度同時測定に加えて,通過頻度も同時に測定した結果の分析に,基部液膜の瞬間形状の撮影や,基部の円錐液膜の存在を考慮した合理的な数値シミュレーションを組み合わせることにより,従来,ほとんど明らかになっていないホローコーン噴霧の分裂点近傍の状況やその後の液滴の分散の進行に関して,以下の様な知見が得られた.(1)市販の渦巻噴射弁を定格噴射圧で使用した場合,基部円錐液膜は肉眼観察では直進するように見えるが,実際の液膜形状は,噴口から離れるに従って広がり角が狭まり,液膜が分裂したときに液滴に与えられる初速度の向きは,肉眼観察による液膜の進行方向よりもはるかに内側を向いている.(2)液膜先端付近は波打つ様な挙動を示すが,分裂して生成された液滴の初速度の平均方向は,平均液膜形状の分裂高さにおける進行方向に等しいとみなせる.(3)噴口直後は液膜によって遮断されているため,液膜の流れによって誘起されたかなり高速の空気流は,液膜先端で液膜の仮想延長線を横切って内側へ流れ込む.また,液膜の内側には循環渦が形成され,液膜分裂高さの2倍弱の高さまで伸びる.(4)液滴の初速度の大きさにはかなり大きなばらつきがあり,大きな液滴では,下流までそのばらつきが保持されるが,ちいさな液滴ではすぐにばらつきが小さくなる.(5)液滴の初速度の方向にもかなり大きなばらつきがある.このため,分裂点近傍の断面では,半径位置による粒径分布の差異が見られないが,液膜延長線を横切って流れる空気流の作用で下流に進むにつれて,滴径による分別が進行する.また,かなり上流の断面においても,大きな液滴が中心軸上で観察されるのは,やはり,初速度の方向が大きくばらついているからである.