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レーザ誘起エキサイプレックス蛍光法を用いた燃料噴霧時空間濃度の計測とモデル化

使用激光诱导激基复合物荧光方法测量和建模燃油喷雾时空浓度

基本信息

批准号：
22KJ3000
负责人：
松田大
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Doshisha University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ3000/
关键词：
Spray combustion Atomization Mixture formation Optical measurement

项目摘要

これまで，燃料噴霧の混合気形成過程において，計測の困難さから噴霧の蒸気濃度の定量的な計測はされておらず，実機関での燃焼制御および現象解明に貢献する詳細な計測が求められている．本研究では，燃料噴霧の濃度計測として定容容器を用いた燃料温度，雰囲気温度，噴霧の衝突壁面の温度を制御できる実験装置系を構築した．噴霧の蒸気濃度分布の定量計測手法は雰囲気が一様な温度場を対象としたものであったが，計測法を改良することで不均一な温度場においても定量的に計測することを可能とした．そして燃料噴射圧力，雰囲気密度を実験パラメータとした噴霧の混合気形成過程の解析を行った．また，噴霧の微粒化特性を解明するために，噴霧の全領域(60 mm×30 mm)を液滴スケール(解像度約1μm/pix)で計測可能な撮影手法における画像解析手法を開発し，従来よりも微小な液滴の計測を実現した．この画像処理手法では，一般的に考慮される撮像レンズ系のみで決定される被写界深度に加えて，被写体形状の影響をうける被写体深度を考慮することで測定空間を固定した高精度な噴霧の粒径分布を解析できる．そして，燃料噴霧の混合気形成過程の予測を目的とした数値シミュレーションコードの開発として，噴霧の噴射過程における分裂モデル(1次分裂モデル)の開発に取り組んでいる．従来の分裂モデルでは気液界面の不安定性による表面波の成長を特定の波長のみ解析されているが，本モデルはノズル内乱流における圧力変化過程，ノズル内乱流の乱れ，液体噴流内部の乱れ，気液界面における表面波の発達過程を乱流の分散特性を考慮してモデルに導入する検討をしている．

Therefore, in the process of fuel spray mixture formation, measurement difficulties include quantitative measurement of spray vapor concentration, detailed measurement of contributions to combustion control and phenomenon resolution. In this study, a fuel spray concentration measurement system was constructed for the temperature control of fuel spray and conflicting wall temperatures in a constant volume container. The quantitative measurement method of vapor concentration is based on the temperature field. The analysis of fuel injection pressure, gas density and spray mixing process is carried out. In order to understand the atomization characteristics of the spray, the droplet size (resolution of about 1μm/pix) of the spray in the whole area (60 mm×30 mm) was measured. The image analysis method was developed. The measurement of minute droplets was realized. This image processing method is generally considered to determine the depth of the object to be written, the influence of the shape of the object to be written, the depth of the object to be written, the measurement space to be fixed, and the particle size distribution of the spray to be analyzed with high precision. In addition, the development of digital simulation equipment for the purpose of predicting the mixture formation process of fuel spray is also related to the development of split modules (primary split modules) during the spray injection process. In this paper, we discuss the pressure transformation process of internal turbulence, the internal turbulence, the internal turbulence of liquid jet, and the dispersion characteristics of turbulence in the generation process of surface waves at the gas-liquid interface.