2002 Fiscal Year Annual Research Report
高速度濃度履歴が取得可能な超音速流用水素濃度プローブに関する研究
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12450390
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| Research Institution | HOKKAIDO UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
永田 晴紀 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (40281787)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
新井 隆景 室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (10175945)
戸谷 剛 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00301937)
工藤 勲 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10281784)
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| Keywords | スクラムジェットエンジン / 超音速燃焼 / せん断混合 / 触媒燃焼 |
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| Research Abstract |
次世代の極超音速機用エンジンとして注目されているスクラムジェットエンジンの技術的な課題として,極超音速流中でいかに速やかに空気と燃料の混合を行うかといことが挙げられる.この課題を解決するためには,超音速混合場の定量的な評価が必要である.研究者らはこれまで,安価かつ簡便な水素濃度評価方法として,触媒反応を利用した水素濃度プローブを提案してきた.昨年度までの研究では,蝕媒反応発熱量から定常状態を仮定して水素濃度の推算を行ってきたが,このプローブを乱流混合場に適用し、乱流構造に起因する高速な濃度変動履歴を計測するためには,触媒反応発熱量の非定常な変化量から水素濃度変化量を計測する手法が必要となる.そこで,水素濃度変化量が触媒反応発熱量の変化量(dQ/dt)に与える影響を明らかにすることを目的として,白金線とニッケル線(共に,直径25μm,長さ2mm)をX字型に張ったダブルプローブを用い,触媒反応が起こる条件と起こらない条件の同時測定を行い,触媒反応の応答速度を測定した.衝撃波管により水素濃度が不連続に変化する波面を発生させ,この波面に対するダブルプローブの応答を測定する.衝撃波管(本年度新たに製作)は試験部が20mm×20mmの矩形である.実験の結果,プローブの設定温度を概ね400℃程度にすれば,発熱量の立ち上がりの勾配(dQ/dt)が設定温度に依存しなくなることが明らかとなった.このとき,dQ/dtは主流から白金線表面への化学主の輸送速度が決めており,dQ/dtから主流水素濃度を求めることができる.このとき,触媒反応速度は熱や化学種の輸送速度に比較して充分に早いと言え,本水素濃度プローブは熱線風速計グラスの応答速度(数十kHz〜100kHz)を達成することが可能であると言える.
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Research Products
(1 results)
