壁面衝突する噴流火炎の消炎と熱伝達機構の解明

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究では，内燃機関の冷却損失低減技術の開発に繋がる基礎的な知見を得るため，ノックサイクルと正常燃焼（非ノック）サイクルに対して，急速圧縮膨張装置を用いて薄膜型熱電対を用いた壁面熱流束計測と伝播火炎・ノッキングの高速度直接撮影を行い，ノッキングと壁面熱流束の関係を調べた．また，薄膜型熱電対による燃焼室壁面の熱流束計測方法・2線式熱電対による燃焼室壁面近傍の局所ガス温度計測方法・シャドウグラフ撮影による火炎面の観察方法を検討した．以下に実験により得られた知見を示す．（1）燃焼室壁面の熱流束は，火炎が到達してから3~5msの遅れを経て上昇を開始し，15～30msの遅れを経て最大値をとる．この遅れは自着火による圧力振動が大きいものほど，また自着火位置に近いほど，短くなる．（2）この遅れは，火炎面が壁面近傍に到達してから壁面近傍の未燃ガスが高温の既燃ガスからの熱伝導によって温度上昇し，極壁面近傍の温度勾配が上昇するのに遅れがあることを示していると推察する．（3）さらに，その熱伝導によって温度上昇した未燃ガスの一部が熱発生することで，熱流束が最大値をとる時期が遅れる．（4）燃焼室壁面の熱流束の最大値は，自着火による圧力振動の大きいものほど大きくなる．（5）これは，圧力振動により，火炎が壁面近傍に到達してから壁面近傍の温度勾配が成長する時間が短くなり，燃焼室側のガス温度がより高い時期に温度分布が発達するため，熱流束の最大値がノックサイクルでは大きくなると考える．