高速温度計測とInfi-TOFの複合分析による金属液滴連鎖分裂の凝縮相反応流解析

使用高速温度测量和 Infi-TOF 组合分析的金属液滴链分裂的凝聚相反应流分析

• 批准号: 22K18771
• 负责人: 井上 智博
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18771/
• 关键词: 金属液滴; 温度計測; 質量分析; 発生ガス計測; 凝縮相; 連鎖分裂; 液体金属; 液滴; ToF; 凝縮相反応

近年，高温の液滴が自発的に10回も分裂を繰り返す『連鎖分裂』が発見・報告され，新たな熱流体現象として注目されている．しかし，現状では，連鎖分裂を駆動する，液滴内部で発生するガス種が不明なことから，なぜ連鎖分裂が発生するのか？という根本的な疑問すら未解明である．エネルギー変換効率に優れる連鎖分裂の工学的応用に向けて，本研究は，液滴温度と発生ガス種を同時計測可能な手法を開発するとともに，実現象に適用することで，連鎖分裂機構を解明することが目的である．初年度は，グラインダーおよび手持ち花火から発生した，炭素鋼とチタンの金属液滴を対象に，輝度比(R/G)と温度の関係を校正した二色温度計測を実施した．融点が比較的低い炭素鋼について，液滴温度を非定常的に計測できることを確認した．その結果，液滴が分裂した直後に温度低下することが明らかになった．他方，融点が高いチタン液滴については，温度校正範囲の上限温度を上回り，定量的な温度計測が困難であった．並行して，マルチターン質量分析を用いたその場のガス種計測を試みた．これらの結果から，二色温度とガス種の新たな複合分析の実現可能性を示すことに成功した．同時に，凝縮相反応に起因する発生ガス種を特定するためには，同複合分析の効率化と，実験結果の分析についてさらなる改良の余地があり，次年度の課題を明確化した．本年度の研究成果を，査読付き論文および学会発表を通じて公表した．

In recent years, the phenomenon of high temperature liquid droplets self-generated 10-cycle fission has been reported. The current situation is that the chain division is moving, and the species inside the droplet is unknown. The fundamental question is unanswered. In this study, we developed a method for simultaneous measurement of droplet temperature and temperature generation, which was applied to the study of the mechanism of chain fission. In the beginning of the year, the relationship between luminance ratio (R/G) and temperature was corrected for carbon steel and metal droplets. The melting point of low carbon steel is relatively high, and the droplet temperature is measured in an unsteady state. As a result, the droplet splits and the temperature drops. In other words, melting point is high, temperature correction range is high, upper limit temperature is high, quantitative temperature measurement is difficult. In parallel, the quality of the product is analyzed by the method of field measurement. The results of this study demonstrate the feasibility of a new composite analysis of dichroic temperature profiles. At the same time, the causes of condensation are different, and the efficiency of composite analysis is different. The analysis results are different, and there is room for improvement. The problem of next year is clear. This year's research results, check the paper and society development table.

项目成果

高速度撮影と熱重量測定に基づく線香花火の火花生成機構解析

基于高速摄影和热重分析的烟花火花产生机理

• 发表时间: 2022
• 作者: 田島 千穂;渡辺 結起乃;伊里 友一朗;井上 智博,三宅 淳巳
• 通讯作者: 井上 智博,三宅 淳巳

Unsteady Stream-Tube Model for Pulse Performance of Bipropellant Thrusters

双组元推进剂推进器脉冲性能的非定常流管模型

• DOI: 10.2514/1.b38793
• 发表时间: 2023
• 期刊: Journal of Propulsion and Power
• 影响因子: 1.9
• 作者: Oishi Yuki;Tauchi Soma;Inoue Chihiro
• 通讯作者: Inoue Chihiro

高速水噴霧による溶融金属の分裂と固化プロセス

高速水喷射熔融金属的分裂和凝固过程

• 发表时间: 2022
• 作者: 疋田 航，井上 智博，中世古 誠

Fragmentation and solidification of fusible alloy melt by water spray

• DOI: 10.1016/j.powtec.2022.117778
• 发表时间: 2022-08
• 期刊: Powder Technology
• 影响因子: 5.2
• 作者: Wataru Hikita;Shodai Hirayama;C. Inoue;Zhen-yu Wang;M. Nakaseko;Takuya Takashita

宇宙機エンジンにおける性能高度化と熱特性を両立した最適設計モデル

结合改进的航天器发动机性能和热特性的优化设计模型

• 发表时间: 2022
• 作者: Wu Qixian;Chen Lin;Komiya Atsuki;茂田 正哉;木田健介，喜多由拓，仲松幹弥， 日高澄具，河野正道，高田保之;井生奈那子，矢島翔太，田中孝典，柴田修平，宮崎康次，矢吹智英;田内颯真，井上智博，王振英
• 通讯作者: 田内颯真，井上智博，王振英