超音速流中での噴霧燃焼の研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06805023
• Research Institution: Yokahama National University
• Principal Investigator: 坪井 孝夫 横浜国立大学, 工学部, 教授 (70017937)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石井 一洋 横浜国立大学, 工学部, 講師 (20251754)
• Keywords: 超音速燃焼 / 管風洞 / 噴霧着火 / 影写真 / 超音速流 / ルトビ-ク管

Research Abstract

前年度に矩形断面を有する管風洞、2種類を用いてマッハ数4〜4.5の超音速流を発生させることができることを確認したので、今年度は、円形断面の管風洞を作成し高圧側に窒素ガス,ヘリウムガスを入れ、マッハ数5〜6までの生成を静圧測定により確認した。観測位置は、ノズル出口から610mmより始まり500mm毎に下流にむかって6カ所に設置した。さらに高圧側に等量比0.2〜0.5の酸素過剰のプロパンガス混合気を初気圧1.1〜1.7気圧で入れ、容積一定の条件で燃焼後の圧力15.5気圧になるように着火燃焼させた。この高温燃焼ガスを下流に流し、膨張平行部で700〜1200Kの高温源を得ることに成功した。この高温の超音速流は、ほぼ80ms持続した。この流れの中に正ペンタンの液体燃料を150気圧に予圧して10ms程噴霧した。ラバルノズル下流約2m付近からこの燃料の着火.燃焼が10ms程続くことを発光測定、圧力測定より確認した。この燃焼による発光は4m迄観測できたが、それより下流はダンプタンク部になり観測できなっかた。この燃焼部分はノズル下流2mから下流にいくにしたがって、より長時間観測された。この観測結果を用いて、管内位置と時間との関係を表すX-T線図がえられた。燃焼中の圧力上昇量より、超音速流中での発熱量を求めた結果、燃料の低発熱量の数十%であった。
この結果、超音速流中で燃料を燃焼、発熱させ得ることを確認したので、今後燃焼効率を上げる等の燃焼研究ができるであろう。

Research Products

• [Publications] 伊藤慎太郎: "超音速流の温度、圧力、流速測定" 平成6年度衝撃波シンポジウム講演論文集. 673-676 (1995)
• [Publications] 佐々木哲也: "超音速流中での噴霧着火の研究" 平成6年度衝撃波シンポジウム講演論文集. 235-238 (1995)
• [Publications] Takao Tsuboi: "Velocity, Pressurc and Temperature Measurement in Low-Pressurc Supersonic Flow" Japanese Journal of Applicd Physics. Vol.35. (1996)