燃焼の制御に関する基礎研究

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各研究項目毎の本年度の研究実績を以下に記す。1.定常噴流拡散火炎に直交してプラズマジェットを照射した際の、火炎及び微粒子の挙動をレーザシャドウグラフにより計測した。その結果、ジェットの影響によりすす生成領域および遷移点が上流側に移動すること、ジェット部では高乱流燃焼が行われていることが分かった。(染谷)2.円柱により攪乱を受けた速度場、及びその速度場における物質拡散過程の直接計算を行い、渦生成過程及び渦の存在下での拡散現象を再現することができた。また、燃焼器への空気流入路における流動の3次元解析を行うことにより、流路出口における乱れが求められた。(嶋本)3.壁綿付近の非定常反応温度境界層の挙動を数値計算によって検討した。その結果、高温壁(900K及び1100K)では通常の燃焼室壁温(500K)の場合よりも熱損失が増大することが分かった。このことは夢反応温度境界層に関する従来の熱伝達関係が成り立たないことを示す。(西脇)4.非定常噴霧の着火と燃焼促進に及ぼす空気流動の効果を急速圧縮装置により調べた。その結果、流動強さを増すと低温では壁面損失が大きくなり着火遅れは伸長するが、高温では短縮し、しかも着火後の空気利用率の増加により全燃焼期間は短縮することが分かった。(三輪)5.炭化水素・空気から成る均一予混合気を圧縮着火させる装置を開発・完成した。これにより炭素質微粒子の発生過程を計測・把握した。また、混合気圧力・温度、当量比、不活性ガス(N_2)、燃料性状(n-ヘプタン、ベンゼン)が排気微粒子に及ぼす影響を明らかにした。(大聖)6.高温・高圧の雰囲気条件を実現する急速圧縮装置を設計・制作し、所期の性能を確認した。本装置内に実現した噴霧火炎を対象に、火炎温度測定、透過光減衰法による微粒子の可視化を行い、雰囲気の酸素濃度が噴霧の燃焼、微粒子の生成に及ぼす影響を明らかにした。(飯田)