旋回型ノズルへの不均一流入が及ぼす液体微粒化初期段階の低周波脈動現象に関する研究

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本研究の目的は,構成部品が少なく広い流量範囲において安定した噴霧特性を維持できるリターンノズルの最適設計であり,複数流入路を有するノズル旋回室内部および出口直下の液膜部に生じる比較的低周波数域の変動現象を以下の2つのステップで評価することである.(1)各流入路壁面に高応答性の超小型圧力センサを設置することで変動圧力を計測する手法を開発する.(2)従来困難とされている液膜部の形状をレーザ計測および電気的計測法により計測する.これらの結果からノズル旋回室内に発生する気柱およびその周囲流体の周期的な変動現象を定量的に評価し,均一とみなせる程度の条件の相違から旋回室内部に生じる低周波数の脈動が分裂現象のトリガとなることを示す.本実験には実機(給湯器)用として噴霧・燃焼特性の良いノズルの可視化用5倍モデルを用いた.ノズル上部にはLDV計測用の窓を設けてあり,各流入路の旋回室入口近傍に超小型圧カセンサを埋め込むことで流量制御・計測と同時に圧力変動を計測することができる.そのためにノズル製作用小型フライス盤をCNC化し,加工および組み立て精度を向上させた.またLDV計測により旋回流速と圧力に類似した周波数変動があることを確認した.次に,改良型小型YAGレーザシートは可視化領域のほぼ全域で画像処理に影響のない程度の輝度誤差であることを確認した.しかし,ノズル出口液膜に対してはレーザパワー不足により鮮明な画像が得られないことが分かった.また,局所定電流法の適用による液膜変動計測システムの開発を継続しているが,大学移転作業に伴う電源電圧の不安定に起因すると思われるノイズが見られ,本システムのように微弱電流信号を用いた計測系では独立接地を用いてもノイズの除去が困難であることが分かった.