1999 Fiscal Year Annual Research Report
不安定性励起による混合促進を用いた超音速燃焼の制御に関する研究
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11450082
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
河野 道方 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (60011194)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
氏家 康成 日本大学, 生産工学部, 教授 (20060197)
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| Keywords | 超音速燃焼 / 混合促進 / 圧縮性流体 / 音波じょう乱 / 燃焼効率 |
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| Research Abstract |
本研究は、超音速空気流中における空気と燃料の混合の促進、および燃焼効率の向上を、実験的に調べることを目的としている。空気流と燃料流の間に形成される混合層に対して、外部から音波じょう乱を入射することでその不安定性を励起する。音波じょう乱の発生源として、本研究では流路壁面に設けたキャビティ(くぼみ)を用いた。音波じょう乱の入射により乱流混合が促進され、混合層の厚さが増大することが期待される。また混合が促進されることで、燃料効率が増大することが期待される。
本研究では、燃焼実験に先立って、燃焼を伴わない非燃焼実験を行った。実験の最初の段階として、音波じょう乱が混合層の成長に及ぼす影響をまずは明らかにするためである。非燃焼実験では、音波じょう乱の入射と、それに伴う混合層の厚さの変化に焦点を絞り実験を行った。測定は、ピトー圧測定、シュリーレン像の撮影を行った。シュリーレン像の撮影には、購入した設備備品のイメージインテンシファイア内臓CCDカメラ(DiCAM-2)を用いた。音波じょう乱を入射した場合、ピトー圧分布、シュリーレン像のいずれからも、音波じょう乱を入射しない場合と比較し混合層の厚さが増大したことが示された。これより、音波じょう乱の入射は超音速流れ場中に形成される混合層の混合促進に有効であることが示された。
次に、「混合促進」が「燃焼効率に及ぼす影響を調べるため、燃焼を伴う混合層に音波じょう乱を入射し、燃焼効率の変化を調べた。燃焼効率は、燃焼器内の壁面静圧分布から算出した。音波じょう乱を入射した場合、入射しなかった場合と比較して燃焼効率は増大した。
これより、音波じょう乱の入射は、混合の促進および燃焼効率の増大に有効な手段であるといえる。
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