乱流場における噴霧特性のレーザ計測とMicro-fluidicsへの応用

湍流场喷雾特性的激光测量及其在微流控中的应用

• 批准号: 01J09242
• 负责人: 山田 直樹
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J09242/
• 关键词: 噴霧場; 噴霧燃焼場; ミーの理論; PIV(粒子画像計測法); 液滴挙動

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.

Today's turbulent flow field and spray measurement technology are used, and the turbulent flow characteristics of the spray flow and turbulence characteristics are used. Quantitative test, spray burning field, measurement and measurement, applicable optical system, simultaneous operation, spray fieldにPIV is suitable for するために, レンズ series, レーザシートoptical system の开発 and びoptimized を行い, さらに spray The burning field is suitable for use in the optical system. The spray field is suitable for PIV situations. Instantaneous emptying. The speed distribution of the space is obtained, the information of the droplet diameter is obtained, the information is obtained, the information is impossible, the PIV calculation is Measuring method, particle size information of liquid droplets, information on particle size of droplets, theory of measurement, PIV application, particle size knowledge, etc.きるPIVの开発を行い, basic なspray バーナにおいてmeasurement を行ってきた.そしてこれまでの researchにおいて, このTechnology を実机 spray burner にApplicable するためのOptics Department の开発を行ってきた. This year's researchにおいては,Now this まで行ってきたBasic spray バーナでの実験RESult をbasedに,このTechnologyのHigh-atmosphere囲気pressure The field is applicable to the field. This time the machine spray burner is suitable for PIV, the particle size is the same as that of the spray burner. Information: 3 types of particle size: below 30μm, 30~50μm, and above 50μm The speed of the droplet is known, and the brightness information on the image is obtained. The image is classified into three categories, and the image is classifiedのimage において mutual correlation processing により speed generation を行った.その results, 3つのクラスのspeed distribution にviolationを検出し,それぞれのParticle sizeクラスのDroplet speedがdifferentなっていることをshow すことができた.また,このThe technology is used to obtain the されたデータと, and at the same time, we obtain the されたphase ドップラ法によるdroplet size and velocity phase The relationship is similar and the tendency is clear. This technology is suitable for use in high-pressure spray combustion sites and is likely to be applicable.

项目成果

Y.Ikeda, N.Yamada, T.Nakajima, M.Ohta, M.Inada, S.Mandai: "Spray Combustion Characteristics in a Highly Pressurised Swirl-Stabilised Combustor"Proceedings of the 29^<th> International Symposium on Combustion. (In Print). (2002)

Y.Ikeda、N.Yamada、T.Nakajima、M.Ohta、M.Inada、S.Mandai：“高压旋流稳定燃烧器中的喷雾燃烧特性”第 29 届国际燃烧研讨会论文集。

Y.Ikeda, N.Yamada, T.Nakajima, M.Ohta, M.Inada, S.Mandai: "Spray Combustion Characteristics in a Highly Pressurised Swirl-Stabilised Combustor"Proceedings on the 29^<th> International Symposium on Combustion. 2C03 (2002)

Y.Ikeda、N.Yamada、T.Nakajima、M.Ohta、M.Inada、S.Mandai：“高压旋流稳定燃烧器中的喷雾燃烧特性”第 29 届国际燃烧研讨会论文集。

N.Yamada, Y.Ikeda, T.Nakajima: "Multi-Intensity-Layer PIV Application to a Gas Turbine Combustor"Proceedings of the 10^<th> International Symposium on Applications of Laser Techniques to Fluid Mechanics. 25-26 (2002)

N.Yamada、Y.Ikeda、T.Nakajima：“多强度层 PIV 在燃气轮机燃烧室中的应用”第 10 届激光技术在流体力学应用国际研讨会论文集。