| Project/Area Number |
21K14084
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 19010:Fluid engineering-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
大島 逸平 東北大学, 流体科学研究所, 助教 (40851845)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | 微粒化機構 / 光学計測 / 光学実験 / 液膜微粒化 / 可視化計測 |
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| Outline of Research at the Start |
ガスタービン(GT)の経験則的開発手法からの脱却のため，微粒化制御技術の確立が求められている．これまで，申請者はGT噴射弁より噴射された液膜流が，気流により変形微粒化して液滴に至る過程を不安定性理論に基づきモデル化することで，噴霧液滴の平均粒径の予測を行った．
しかし，この分裂機構の1つである，液膜が袋状に拡がり分裂するバッグ分裂からできる液滴径分布がどのように決定されるのか明らかではない．そこで本研究では，バッグ部の液膜厚さの空間分布に着目し，バッグの分裂メカニズムおよび，バッグ分裂起因の噴霧液滴の粒度分布の決定メカニズム解明の実現とともに機構論的バッグ分裂モデルの構築に挑戦する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
液膜厚さの空間分布計測を実現するため、本年度は背景型シュリーレン法を導入して試験を進めた。昨年度末に実施したテスト計測では、ガラス板、アクリル板、シャボン膜をそれぞれ撮影していたため、本年度はまずそれら可視化画像群を用い、厚さ分布を把握できるかどうかを確認することとした。当初、背景画像と撮影画像から得られる画像相関をもとに撮影対象の厚さ分布を一意の関係があることを示せるのではないかと期待していた。そこで、背景画像と均一の厚みを持つアクリル板および曲率を持つガラス板の画像相関をそれぞれ取得した。これら画像相関と実際の厚さ分布を比較したところ、両者の類似性を見出すことはできなかった。そこで方針を見直すため、改めて文献調査を行い、画像相関と界面の局所勾配の間に相関があることを確認した。得られた界面の局所勾配を厚さ分布に変換する方法についても検討を行い、実際に実現可能かどうかの検証を行った。まず、いくつかの異なる焦点距離のレンズを撮影対象として、本手法の検証を行った。レンズと背景画像との画像相関を取得したところ、概ね意図した画像相関を得ていることを確認することができた。得られた画像をもとに正確な厚さ分布を得るため、引き続き、テスト計測で得た画像相関が適切に界面の曲率勾配を捉えられているのかの確認と、より正確な計測を可能とするセッティングを模索している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
最終的に液滴のバッグ分裂過程を明らかにすることを目的としていたため、昨年度に急遽干渉計ではなく背景型シュリーレン光学系を導入した。干渉計によって得られる画像とシュリーレンによって得られる画像の差異を十分に認識できていなかったため、シュリーレンによって得られた画像の分析に遅れが発生した。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず、テスト計測で得られた画像をもとに厚さ分布を取得することに注力する。次に、光学系のセッティングを微調整した際にどの程度計測精度が向上するかを確認する。そのうえで、液膜厚さを測りやすいシャボン膜やシンプルなノズルを用いて液膜厚さ分布の計測を試みる。それらステップを経て液滴のバッグ分裂などの応用計測を行う。
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Report
(2 results)
Research Products
(6 results)
