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

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．

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．