レーザ応用計測による超臨海雰囲気中の液体燃料の蒸発・燃焼現象に関する研究

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超臨界雰囲気中における噴霧火炎の燃焼機構解明を目的として,レーザ応用計測法を適用した燃料液滴の蒸発・燃焼実験を,微小重力環境下で行った.1.超臨界雰囲気中の燃料液滴の蒸発・燃焼現象電気炉が組み込まれた高圧容器を用い,石英線先端に懸垂させた燃料液滴を高温・高圧の炉内に挿入して蒸発・燃焼させた.超臨界条件の窒素雰囲気中において,オクタデカノール液滴はほぼ準定常的に蒸発した.つまり,超臨界雰囲気中においても,その温度・圧力があまり高くない場合には,低温・低圧雰囲気中と同様に燃料液滴が蒸発することが確認された.超臨界条件の空気雰囲気中においては,オクタデカノール液滴の火炎は燃焼終期まで拡がり続けた.つまり,低温・低圧の場合とは異なり,超臨界雰囲気中における燃料液滴の燃焼は非定常の現象であることが確認された.2.干渉計による密度場の可視化マイケルソン干渉計を設計・製作し,蒸発・燃焼するオクタデカノール液滴周囲の密度場を可視化した.その結果,マイケルソン干渉計により着火するまでの液滴周囲および液滴火炎外側の密度場が可視化できることが確認された.また,微小重力環境では電気炉内外の気体の密度のゆらぎが発生し,干渉像から得られる密度分布の測定精度を下げることが明らかとなった.3.液滴火炎内すす濃度分布の可視化平面レーザ光散乱法によるすす濃度分布可視化のための実験装置を設計・製作し,微小重力環境下,常温・大気圧雰囲気中で燃焼するドデカン液滴の火炎内のすすの可視化を行った.その結果,すすの大部分は球形液滴火炎付近に殻状に存在することが明らかとなった.また、常温・高圧雰囲気中のドデカン液滴火炎のすすの可視化を地上実験で行い,本実験装置により明瞭なすすの散乱像が得られることを確認した.今後,本実験装置を超臨界雰囲気中の液滴火炎のすすの可視化に用いる予定である.