化学種・すすの空間分布計測による非定常拡散噴霧火炎の機構の解明

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08455109
• Research Institution: Doshisha University
• Principal Investigator: 藤本 元 同志社大学, 工学部, 教授 (90051630)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 河合 英直 滋賀県立大学, 工学部, 助手 (90275173) ; 千田 二郎 同志社大学, 工学部, 助教授 (30226691)
• Keywords: 非定常拡散噴霧火炎 / 画像二色法 / 火炎温度 / 相対すす濃度 / OHラジカル / 燃料蒸気濃度分布

Research Abstract

本年度の本研究の主な実績は下記の通りである
1)副・主両室を可視化した渦流式ディーゼル機関における非定常拡散噴霧火炎の計測により,次の主な結論が得られた.
(1)両室内に存在する火炎に画像二色法を適用した結果,両室内の連絡孔による絞り効果のため,燃焼中期に連絡孔近傍の火炎温度が低下する.
(2)OHラジカル発光は,連絡孔近傍領域と主室の火炎先端の高温領域において顕著に現れる.その発光は後者の領域よりも前者の領域において高い.
(3)OHラジカル,火炎温度と相対すす濃度の面積積分値の間には強い相関がある.
2)燃焼室を可視化した直噴式ディーゼル機関における非定常拡散噴霧火炎に対し,画像二色法とOHラジカル発光計測を適用し,次の主な結論が得られた.
(1)燃焼室内で均一化された混合気の分布と平均火炎温度の時間経過には高い相関がある.
(2)火炎温度および相対すす濃度の空間分布は燃焼室内渦流(スワール)の影響を強く受ける.
(3)最高火炎温度領域は燃焼室壁面近傍に存在する.また燃焼室中心部領域においても火炎温度は高い.
(4)相対すす濃度は噴霧軸近傍で高く,スワール下流領域では低い.
(5)OHラジカル発光は最高火炎温度の時期よりも遅れて現れる.
3)実際の場に適用される非定常拡散噴霧火炎のシミュレーションに必要な非定常壁面衝突蒸発噴霧に対し,(a)液滴壁面衝突モデル,(b)液膜形成モデル,(c)液膜蒸発モデル,(d)液滴熱伝達モデルを構築し,これをKIVA-IIコードに組み込み計算を行った.これによると,レーザ誘起蛍光法で計測した燃料蒸気濃度の空間分布と計算結果はよい一致を見た.

Research Products

• [Publications] 千田, 中尾, 岡田, 足立, 井上, 藤本: "赤外吸収法による燃焼火炎場の化学種濃度計測法に関する研究" 日本機械学会論文集(B). 63・611. 2523-2530 (1997)
• [Publications] Fujimoto, Kusano, Senda: "Distribution of Vapor Concentration in a Diesel Spray Impinging on a Flat Wall by Means of Exciplex Fluorescence Method" Technical Paper of Society of Automotive Engineers. SP-1301. 133-144 (1997)
• [Publications] Fujimoto, Hyun, Senda, Kanemura, Tanaka: "Characteristics of Transient Gas Diffusion Flame" Technical Paper of Society of Automotive Engineers. SP-1299. 75-95 (1997)
• [Publications] 千田, 田中, 足立, 藤本: "減圧沸騰噴霧の蒸気濃度計測とモデリング" 自動車技術会論文集. 29・1. 77-82 (1997)