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Study of breakup and dispersion processes of droplets in supersonic sprays by laser probe

Research Project

Project/Area Number 17K06162
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Fluid engineering
Research InstitutionNagasaki University

Principal Investigator

UEKI Hironobu  長崎大学, 工学研究科, 教授 (30160154)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywords混相流 / 液体微粒化 / ウエーバー数 / マッハ数 / 流体工学 / 混相流動 / レイノルズ数
Outline of Final Research Achievements

The supply pressure to the nozzle was 180 MPa at maximum, and the gas oil was injected into the atmosphere at Bernoulli velocity of 650 m / s and Mach number of 1.9, that is, supersonic velocity. A laser-2-focal velocimeter equipped with a microscale laser probe was used to measure the velocity and size of spray droplets in a breakup process 4 to 15 mm away from a 0.1 mm diameter nozzle hole.
As a result, it was clarified that 90% or more of the droplets measured at the tip of the spray at the initial stage of injection were subsonic, under the condition that the average droplet velocity in the spray reached the supersonic velocity in the middle of the injection period. Since the droplet size at the spray tip is smaller than that in the middle of the injection period, it is considered that the shock wave generated at the spray tip caused the droplet to breakup and slow down.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

高速噴霧による液体微粒化は、ガスタービン・往復動内燃エンジン等の燃料噴霧、噴霧による塗装・洗浄・冷却、医療用ネブライザ、薄膜生成、パウダー製造等、多くの分野で利用されている。噴射圧の増加による微粒化の促進、ならびに超音速噴霧に生じる衝撃波については多数の研究者により報告がなされてきた。
超音速噴霧における液滴の分裂および分散について、これまで報告が存在せず、本研究によって初めて捉えられた。各分野において要求される噴霧特性を実現するための微粒化モデリングの高精度化に役立つことが期待される。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2019 2018 2017

All Presentation (17 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Presentation] ディーゼル燃料噴霧の液滴挙動に及ぼすインジェクタ電流波形の影響2019

    • Author(s)
      岩﨑智大、斎藤学、駒田佳介、坂口大作、植木弘信
    • Organizer
      2019自動車技術会春季大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] レーザー流速計によるディーゼル噴霧の周囲および内部の空気流動の評価2019

    • Author(s)
      栗原健太、斎藤学、駒田佳介、坂口大作、植木弘信
    • Organizer
      2019自動車技術会春季大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ディーゼル燃料噴霧の液滴分裂に及ぼす噴射量の影響2019

    • Author(s)
      沖宏次郎、斎藤学、駒田佳介、坂口大作、植木弘信
    • Organizer
      第30回内燃機関シンポジウム
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] L2Fによるディーゼル噴霧液滴の分裂および分散の評価2019

    • Author(s)
      吉川功将、斎藤学、駒田佳介、坂口大作、植木弘信
    • Organizer
      第30回内燃機関シンポジウム
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ディーゼルノズル噴孔近傍の噴霧液滴数密度の評価2019

    • Author(s)
      田中剛史、斎藤学、駒田佳介、坂口大作、植木弘信
    • Organizer
      第28回微粒化シンポジウム
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] レーザー流速計による液滴の速度およびサイズの計測2019

    • Author(s)
      本田一路、斎藤学、駒田佳介、坂口大作、植木弘信
    • Organizer
      第28回微粒化シンポジウム
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Change in diesel spray characteristics based on injector drive current control2019

    • Author(s)
      岩﨑智大、斎藤学、駒田佳介、坂口大作、植木弘信
    • Organizer
      20th Annual Conference of ILASS-Asia
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 単噴孔および多噴孔のディーゼルノズルの噴孔近傍における噴霧特性2018

    • Author(s)
      安心院力也,駒田佳介, 植木弘信
    • Organizer
      2018年自動車技術会学術講演会 秋季大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] ディーゼル噴霧特性に及ぼす噴射量の影響2018

    • Author(s)
      岡崎智大,駒田佳介,植木弘信
    • Organizer
      2018年自動車技術会学術講演会 秋季大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] ディーゼル噴霧特性に及ぼすインジェクタ駆動電流の影響2018

    • Author(s)
      関新一郎, 斎藤学, 駒田佳介, 坂口大作, 植木弘信
    • Organizer
      第29回内燃機関シンポジウム
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] L2Fを用いた非定常噴霧における液滴の分裂と分散の研究2018

    • Author(s)
      秋山宜槻,駒田佳介,植木弘信
    • Organizer
      第27回微粒化シンポジウム,
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] L2F Measurements of Diesel Fuel Spray for Numerical Simulation of Atomization2017

    • Author(s)
      Keisuke Komada, Yamato Naruse, Hironobu Ueki
    • Organizer
      COMODIA2017
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] L2Fによるディーゼル噴霧噴孔近傍における燃料当量比の評価2017

    • Author(s)
      今村隆浩、駒田佳介、成瀬大和、宇田川和正、植木弘信
    • Organizer
      自動車技術会2017年春季大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 液滴分散モデルの基づくディーゼル燃料噴射ノズル噴孔近傍の噴霧挙動の研究2017

    • Author(s)
      関広太、駒田佳介、成瀬大和、宇田川和正、植木弘信
    • Organizer
      自動車技術会2017年春季大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ディーゼルノズル噴孔近傍噴霧液滴のウェーバー数の評価2017

    • Author(s)
      秋吉朝喜、駒田佳介、山之内大介、植木弘信
    • Organizer
      自動車技術会2017年秋季大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] L2Fによるディーゼル噴霧の非軸対称構造の研究2017

    • Author(s)
      大宅一哉、駒田佳介、山之内大介、植木弘信
    • Organizer
      自動車技術会2017年秋季大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] L2Fによるディーゼルノズル噴孔近傍の噴霧分散の研究2017

    • Author(s)
      関新一郎、斎藤学、駒田佳介、坂口大作、植木弘信
    • Organizer
      第26回微粒化シンポジウム
    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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