マイクロジェットによる流体干渉効果を用いた新しい燃焼制御技術の確立

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究では乱流予混合火炎に見られる振動燃焼を対象とし,その安定化を達成する能動的な燃焼制御技術に関して,「センシング/アクチュエート技術の開発・評価」,「不安定な火炎の燃焼物理に関する理解」および「振動燃焼予測技術の提案・評価」を全体構想としている.研究の2年目(2007年度)は,前年におけるレーザー応用計測(平面レーザー誘起蛍光法;PLIF)によるOH*計測の結果を踏まえて,(1)マイクロジェットを用いたアクチュエート技術の研究開発,(2)OH*計測を利用した振動燃焼の予測(Rayleigh Index)に関する研究を行った.(1)の成果については,近年流体騒音の低減技術として注目を浴びている「マイクロジェットインジェクション(ノズル直径が数百マイクロメートル)」技術を燃焼制御に応用したものである.主流ノズルに対してマイクロジェットの噴射方法を「同軸方向(外部干渉型)」および「垂直方向(内部干渉型)」の2パターンを考慮して,マイクロジェットの高い慣性力を利用した火炎制御に及ぼす流体干渉効果について実験的評価を行った.その結果,どちらの方式においても不安定燃焼の改善(安定化)が見られたが,主流に対して内部干渉型の噴射方式の方が不安定火炎の抑制効果が高いことを明らかにした.(2)の成果については,従来,発熱変動の指標としてOHラジカルの自発光画像が用いられていたが,OH*のLIF画像による振動燃焼予測の指標としての可能性について議論された.圧力変動と発熱変動のカップリングを2次元的に示したRayleigh解析において,主流のスワール流れと燃焼器内の再循環流れにおけるせん断領域が,振動燃焼の発生源である可能性が高いことを明らかにした.