マイクロ気相燃焼における化学的消炎機構に関する研究

微气相燃烧化学淬火机理研究

基本信息

批准号：
08J10541
负责人：
范勇
金额：
$ 0.77万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J10541/
关键词：
振動火炎位相ロックOH-PLIF エバネッセント光消炎距離 PLIF

项目摘要

本年度に行った研究内容は大きく分けて,(1)位相ロックOH-PLIF(平面レーザ誘起蛍光法)を用いたレーザ計測によりマイクロ燃焼器における振動火炎の発生機理を調べたこと,と(2)エバネッセント光を用いた壁面近傍Acetone-LIF及びOH-LIFの計測を試したことである。位相ロックOH-PLIF及び2色法温度計測により振動火炎の発生機理を調べた。昨年度は火炎の伝播速度を高速高感度ICCDカメラでの撮影により計測を行った。火炎が上流への伝播に伴い,伝播速度が順々に減っていくと明らかにした。今年度は,位相ロックOH-PLIFによる振動火炎の時間的3次元火炎構造の変化を再現することおよび,OH-PLIF2色法による火炎面温度の非定常計測を行った。これらの結果から振動火炎は上下壁への熱損失による曲率増大は局部的消炎の原因となる,そして,熱損失による火炎温度の低下は全体的消炎の原因となると解明できた。本研究で行ったOH-PLIF及び2色法温度計測はマイクロ燃焼に対して初であり,本計測で得られたマイクロ流路内おける気相燃焼のOH-PLIF強度およびOH相対濃度のデータは大変貴重である。本研究で使ったOH-PLIFと2色温度計測法は今後マイクロ燃焼研究の基本的手法として大きな展開と期待できる。そして,本研究で開発された振動火炎に対する位相ロック計測法はほかの周期的現象の非定常計測にも参考になる。燃焼に対する壁面の化学的効果をサブミクロン寸法のレーザ計測により調べることを最終目的とし,検証実験としてエバネッセント光を用いた壁面近傍Acetone-LIF及びOH-LIFの計測を試している。本研究はUVレーザ光をプリズムに入射し,プリズム表面での全反射による生み出すエバネッセント光を用い,Acetone蒸気および放電で作られたOHラジカルを励起して蛍光をICCDカメラで観察した。入射角度やプリズム表面粗さなどの効果を調べた。これらのデータは今後エバネッセント光を用いた燃焼場の計測について大変有意義であると考えている。

今年进行的这项研究可以广泛分为两类：（1）使用相位锁定的OH-Plif（平面激光诱导的荧光方法）通过激光测量在微型燃烧器中产生振荡火焰的机制，以及（2）使用Evaneescent浅色的乙烯酮和lif的尺寸，使用Evaneescent光来衡量丙酮和lif的测量。通过相位锁定OH-Plif和两色温度测量研究了振动火焰产生的机理。去年，火焰传播速度是通过乘坐高速高敏的ICCD相机来衡量的。据表明，随着火焰在上游传播时，传播速度逐渐降低。今年，我们使用OH-Plif的两色方法重现了通过相位锁定的OH-Plif进行振荡火焰的时间3D火焰结构变化，并重现了火焰表面温度的不稳定测量。这些结果表明，由于上下壁的热量损失引起的曲率增加会导致局部灭绝，并且由于热量损失而引起的火焰温度降低会导致总体灭绝。这是在这项研究中首次进行OH-PLIF和两色温度测量值，以及有关OH-PLIF强度的数据和OH的相对浓度的蒸气相燃烧，从这项研究中获得的微晶通道中获得的蒸汽相燃烧非常有价值。预计本研究中使用的OH-Plif和两色温度测量方法将来是微燃烧研究的基本方法。此外，本研究中开发的振荡火焰的相位锁测量方法也可用于非平稳测量其他周期现象。最终目的是通过亚微米尺寸的激光测量来研究壁表面对燃烧的化学作用，并且作为验证实验，正在测试使用evaneScent光的丙酮-lif和OH-LIF的测量。在这项研究中，紫外线光在棱镜上入射，并且通过对棱镜表面的全反射产生的淡光线被用来激发由丙酮蒸气和放电制成的OH激发，并使用ICCD摄像头观察到荧光。研究了诸如入射角和棱镜表面粗糙度之类的效果。我们认为，这些数据在未来使用Evanescent Light对燃烧场的测量中非常有意义。