微小重力場を利用した自由燃料液滴の蒸発に関する研究

微重力场游离燃料液滴蒸发研究

• 批准号: 07750244
• 负责人: 野村 浩司
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Nihon University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750244/
• 关键词: 蒸発; 燃料液滴; 高温場; 微小重力場; 自由流滴

自由液滴生成装置の製作および微小重力場での燃料液滴蒸発実験を行った.微小重力場の実現には,本大学の施設である落下塔(微小重力時間約1.2秒)を利用した.落下カプセルは二重構造とし,内カプセルは外カプセルと接触することなく相対運動ができるようにした.カプセル落下時の空気抵抗は外カプセルが受けることになるので,内カプセルは外カプセルとの相対速度分の空気抵抗しか受けず,質の高い微小重力場が得られた.液滴監視用にCCDカメラを,液滴生成部および高温部にそれぞれ一台取り付けた.画像データはカプセルに搭載したビデオテープレコーダにより記録した.自由液滴生成装置は,燃料の急速加熱による突沸現象を利用し,燃料液滴を鉛直上向きに打ち上げる装置とした.外径0.4mm,内径0.24mmのステンレスチューブに液体燃料を充填し,ステンレスチューブに3A程度の電流を通電することによってジュール熱を発生させ,燃料を突沸させた.突沸時に発生する圧力より,ステンレスチューブの先端に取り付けられた燃料充填部の燃料が液滴となって打ち上げられる仕組みである.液滴の軌道と速度を確認するため,光センサを2つ取り付けた.2つのセンサを決められた時刻に液滴が通過した場合,落下カプセルから落下塔に対し,液滴が放物軌軌道の頂点に達する時刻に落下開始命令を発信するような自立システムを開発した.これにより,高い確率でほぼ静止した自由液滴を生成させることに成功した.しかしながら,工作精度や自立システムのパラメータ選定の問題から,液滴の速度を20mm/s以下にすることはできなかった.また,ヒ-タの能力不足により,1s程度で1mm程度の液滴を蒸発させるのに十分な高温場を実現することができず,自由液滴の蒸発挙動を観察することはできなかった.

我们制造了一个自由的液滴生成设备，并在微重力场进行了燃油液滴蒸发实验。为了实现微重力领域，我们在大学使用了一个跌落的塔楼（大约1.2秒的微重力时间）。将掉落的胶囊变成双结构，并制作内囊以允许相对运动而无需接触外囊。由于胶囊掉落时，外囊会接收空气电阻，因此内囊仅在外囊的相对速度下接收空气电阻，并且是高质量的。获得了微重力场。在液滴发生器和高温部分中安装了一个CCD摄像头，以进行液滴监测。使用安装在胶囊上的录像带记录图像数据。自由液滴发生器利用燃料快速加热引起的沸腾现象，并垂直向上发射燃油液滴。一个不锈钢管，外径为0.4毫米，内径为0.24毫米，充满了液体燃料，并通过一个不锈钢管穿过大约3A的磁场。通过电力，产生了焦耳热，燃料被迫沸腾。连接到不锈钢管尖端的燃油填充部分中的燃料被发射到液滴中，而不是在煮沸过程中产生的压力。安装了两个照片传感器，以检查液滴的轨迹和速度。当液滴在指定的时间通过两个传感器穿过两个传感器时，开发了一个独立的系统，该系统在滴头到达抛物线轨道轨道的顶部时，发出了指令，从落下胶囊到秋天的塔楼开始下降。这是通过产生几乎固定的游离液滴的高可能性来实现的。但是，由于工作的准确性和独立系统的参数选择的问题，液滴速度无法降低至20 mm/s或更少。此外，由于缺乏加热器的功能，无法在约1 s的情况下实现足以蒸发约1毫米的高温场，并且无法观察到自由液滴的蒸发行为。