2002 Fiscal Year Annual Research Report
高空間・高波長分解能をもつ高速分光システムの開発と火炎計測への応用
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12355010
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
香月 正司 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20029292)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中島 健 神戸大学, 工学部, 教授 (30031090)
芝原 正彦 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40294045)
赤松 史光 大阪大学, 大学院・工学研究科, 講師 (10231812)
足立 正之 堀場製作所, エンジン計測開発部, 部長
池田 裕二 神戸大学, 機器分析センター, 助教授 (10212789)
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| Keywords | ラジカル自発光 / 発光スペクトル / 温度計測 / 励起化学種 / 火炎帯構造 / 時系列計測 / 高分解能計測 / 複合計測 |
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| Research Abstract |
本研究課題では,極めて高い空間分解能を持つカセグレン光学系を用いて,局所領域からの火炎発光を集光し,その分光スペクトルを高時間・高空間分解能で時系列計測し,発光スペクトル法の原理を用いることにより,従来極めて困難であった燃焼場における化学反応場と温度場の同時時系列計測システムを,構築した.また,二線法温度評価理論を基に,C_2^*ラジカル自発光強度比と熱力学的温度の相関を実験的に検証し,火炎反応帯局所における高空間・高時間分解温度計測の可能性を検討した.
具体的には,受光系にカセグレン光学系を適用して局所C_2*ラジカル自発光スペクトル計測を行った.その際に、C_2*バンドスペクトル強度比についてより厳密に議論するために,標準電球を導入して実験装置に依存する検出感度を較正し,これまであまりなされてこなかったC_2^*バンドスペクトル強度比の定量的評価を行った.実験方法として,まず当量比や酸素濃度を変化させた層流予混合火炎について,回折格子分光器を用いてC_2*バンドスペクトルを計測し,C_2^*バンド発光強度比と熱電対指示温度との相関について調べ,その温度相関の当量比依存性,酸素濃度依存性について調査した.また,C_2^*バンドスペクトルの微細構造について詳細に検討し,二線法理論値と実験値を比較することによりC_2^*の振動温度の熱的活性に対する影響について考察を行った.さらに,C_2^*バンドスペクトル計測によって得られたC_2^*バンド発光強度比の温度依存性を用いた火炎温度の時間分解計測法を変動場に適用するために,高速波長分離器を用いて同様の火炎について計測し,これらの結果から局所変動を有する火炎に対してバンド発光強度比と火炎温度の時間変動を計測することによって本計測法の可能性について検討した.
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Research Products
(7 results)
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[Publications] 水谷幸夫, 若林 卓, 香月正司, 赤松史光, 渕端 学: "対向層流予混合噴霧火炎の時間平均的観察ならびに考察"日本機械学会論文集B編. 68・666. 590-595 (2002)
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[Publications] S.Tsushima, H.Saitoh, F.Akamatsu, M.Katsuki: "Macroscopic Flame Structure in a Premixed-Spray Burner"JSME International Journal Ser.B. 44・4. 616-623 (2001)
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[Publications] 津島将司, 斎藤寛泰, 赤松史光, 香月正司: "予混合噴霧火炎の巨視的燃焼挙動(第1報 油滴クラスター形成・消失過程と二重火炎構造)"日本機械学会論文集B編. 66・648. 307-314 (2000)
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[Publications] 津島将司, 斎藤寛泰, 赤松史光, 香月正司: "予混合噴霧火炎の巨視的燃焼挙動(第2報 噴霧流中の伝ぱ火炎速度と油滴クラスター消失速度)"日本機械学会論文集B編. 66・650. 2734-2739 (2000)
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[Publications] F.Akamatsu, M.Katsuki, Y.Ikeda, Tsuyoshi Nakajima: "Development of Light-Collecting Probe with High Spatial Resolution Applicable to Randomly Fluctuating Combustion"Measurement Science and Technology. 10・2. 1240-1246 (1999)
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[Publications] 斎藤寛泰, 赤松史光, 香月正司: "高速度画像撮影および局所火炎自発光の同時計測によるよどみ流中予混合噴霧火炎構造の検討"日本機械学会論文集B編. (印刷中). (2003)
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[Publications] S.Tsushima, H.Saitoh, M.Fuchihata, F.Akamatsu, M.Katsuki: "Laser Techniques for Fluid Mechanics (Measurement of Instantaneous 2-D Velocity Field and Local Chemiluminescence in a Premixed-Spray Flame by PIV and MICRO System)"Springer-Verlag, Berlin Heidelberg. 14 (2002)
