ラジカル自発光およびミ-散乱光の分光可視化画像処理による噴霧火炎の構造解析

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01460118
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 水谷 幸夫 大阪大学, 工学部, 教授 (80028993)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中部 主敬 大阪大学, 工学部, 助手 (80164268) ; 香月 正司 大阪大学, 工学部, 助教授 (20029292)
• Keywords: 噴霧燃焼 / 可視化技術 / 画像処理 / ラジカル / 化学発光 / 輝炎発光 / ミ-散乱光 / 信号処理

Research Abstract

(1)平成元年度において考案した,火炎からのOH,CH,およびC_2ラジカル自発光を画像処理して背景光から分離・抽出する装置と,油滴によるアルゴンイオンレ-ザ光のミ-散乱が検出できる装置とを組み合わせて,光学系を改造し,その性能を向上させた.これによって,燃焼反応領域(OHラジカル自発光の強い領域)と油滴存在領域(ミ-散乱光の強い領域)とを同時に画像化する装置が構築できた.
(2)液体燃料噴霧の火炎構造を調べる際に,その目的に応じて最適の発光瞬間画像(たとえば,OH発光とすすからの固体発光を含むC_2バンド発光,OH発光と油滴からのミ-散乱光など)を組み合わせた2画面同時取り込み,あるいは同じ種類の発光の2画面時間差取り込みができる光学系制御装置を開発して,それらの画像処理演算手法を考案した.
(3)(1)および(2)で開発した噴霧火炎の診断技術を研究用に製作した予混合噴霧火炎バ-ナに適用し,各種ラジカル発光バンドにおける火炎発光や油滴からのミ-散乱光を撮像して,火炎構造を観察した.また,平成元年度に開発した火炎発光のポイント連続モニタリング用光学系も併用し,画像から得られる情報をサポ-トした.その結果,(a)気体燃料と噴霧油滴が共存する領域へ選択的に火炎が伝ぱする;(b)気体燃料や燃料蒸気が液体燃料噴霧油滴に比して多い場合には,燃焼反応領域内で油滴が急速に蒸発・燃焼し,油滴群全体として予混合的に燃える;(c)噴霧油滴が多くなってくると,燃焼反応は油滴群の外部で生じ,油滴群内部にはすすからの強い固体発光を伴う拡散火炎片が生じる,いわゆる階層的な油滴集合燃焼状態になる,ということが分かった.
(4)以上の成果を取り纏め,冊子の形で出版した.

Research Products

• [Publications] 赤松 史光: "火炎発光と油滴ミ-散乱による噴霧火炎と気液混焼火炎の構造観察(第4報)" 日本機械学会関西支部第65期定期総会講演会講演概要集. 904ー2. 47-48 (1990)
• [Publications] 赤松 史光: "火炎発光と油滴ミ-散乱による噴霧火炎と気液混焼火炎の構造観察(第5報)" 日本機械学会関西支部第249回講演会講演論文集. 904ー4. 109-111 (1990)
• [Publications] Kazuyoshi NAKABE: "Simultaneous Visualization of Droplet Clusters,Chemiluminescence and Spectral Luminosity in Spray Flames" The 3rd ASMEーJSME Thermal Engineering Joint Conference. (1991)
• [Publications] Kazuyoshi NAKABE: "An Experimental Study on Detailed Flame Structure of Liquid Fuel Sprays with and without Gaseous Fuel" Combustion and Flame. (1991)