乱流場における噴霧特性のレーザ計測とMicro-fluidicsへの応用

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今までに行ってきた乱流場での噴霧のレーザ計測技術を応用し,噴霧と気流との間の乱流特性量の定量化を試みた.噴霧燃焼場にレーザ計測を適用するための光学系の開発も同時に行った.噴霧場にPIVを適用するために,レンズ系,レーザシート光学系の開発及び最適化を行い,さらに噴霧燃焼場に適用するためのレンズ光学系の開発を行った.噴霧場にPIVを適用した場合,瞬時の空間的な速度分布は得られるが,液滴径の情報を取得することは不可能であった.そこで,PIV計測法において液滴の粒径情報を付加するために,ミーの理論のPIVへの適用により粒径が検知できるPIVの開発を行い,基礎的な噴霧バーナにおいて計測を行ってきた.そしてこれまでの研究において,この技術を実機噴霧燃焼器に適用するための光学系の開発を行ってきた.今年度の研究においては,今まで行ってきた基礎的な噴霧バーナでの実験結果を基に,この技術の高雰囲気圧力場への適用を行った.今回の実機噴霧燃焼器へのPIVの適用においては,これまでと同様,粒径情報として30μm以下,30〜50μm,そして50μm以上の3種類のクラスの粒径を持った液滴の速度検知を目的として,取得された画像上の輝度情報を元に3つの画像に分類し,それぞれの画像において相互相関処理により速度生成を行った.その結果,3つのクラスの速度分布に違いを検出し,それぞれの粒径クラスの液滴速度が異なっていることを示すことができた.また,この技術を用いて取得されたデータと,同時に取得された位相ドップラ法による液滴の粒径・速度の相関関係が似通った傾向を示し,本技術が高圧噴霧燃焼場においても適用可能であることを示した.