平衡／非平衡プラズマの併用による超音速流中での着火・燃焼促進

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本研究は，平衡（熱）プラズマと非平衡（低温）プラズマの併用により極めてエネルギ効率の高い着火・燃焼促進技術の新規開発を目的とする。平成24年度は　①平衡／非平衡プラズマを併用した着火システムによる着火・燃焼実験，②プラズマ及び火炎の光学計測，③プラズマ反応のモデリング，④３次元燃焼解析コードを用いたプラズマ着火の数値シミュレーション　の実施を計画し，以下の成果を得た。①については，プラズマジェット（PJ)トーチと誘電体バリア放電（DBD）を併用した着火システムを用いて，水素及び炭化水素を燃料とする着火・燃焼実験を行った。その結果，水素燃料についてはDBD装置の併用による着火促進効果が見られた。しかしスクラムジェットの代表的な炭化水素燃料であるエチレンに対しては，目立った着火促進効果を捉えることができなかった。②については今年度は実施しなかった。③については，空気中でDBD装置を作動させた場合に，多く生成されることが知られているオゾンを燃焼機構に加えて着火遅れ時間の解析を行い，上記①で観測されたエチレン燃料に対してDBD装置を併用しても着火促進効果がほとんど見られない原因を探った。④については水素燃料について，DBD装置の作動を模擬するオゾン添加を行う領域とオゾン添加濃度を変化させた計算を行った。その結果，断面全域に平均的にオゾンを加えた場合と同等の着火促進効果を，噴射孔側の壁面付近に集中的にオゾンを供給することができ，より効率的にオゾンの着火促進効果を得られることを見出した。