超音速流中における液体炭化水素系燃料の保炎・着火技術に関する研究

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15560685
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 若井 和憲 岐阜大学, 工学部, 教授 (50021621)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井原 禎貴 岐阜大学, 工学部, 助手 (30377684)
• Keywords: 超音速流 / 燃焼 / ケロシン / 着火・保炎 / スクラムジェット / 温度計測 / ふく射二色法

Research Abstract

昨年度までの実験および数値計算の結果から,キャビティーの設置により,滞留時間の増大と温度回復によるダムケラ数の増大から,保炎性能の改善が予想された.これらを踏まえて,本年度はキャビティー内部の温度測定を,赤外線ふく射二色法で行った.化学反応特性時間は温度の非線形関数となるため,保炎性能はキャビティー内温度に強く影響を受けると考えられるが,超音速流れかつ高エンタルピー流れであるため,これまで主流内部の温度計測は行われていない.これは,熱電対などによる接触法の温度計測では,衝撃波を発生させてしまい測定場を乱してしまい,また衝撃波発生時の熱負荷で計測プローブが焼損してしまうためである.これに対し,赤外線ふく射二色法では,主流中のターゲットとなる媒質からのふく射強度の波長依存性を利用するため,本研究対象のような高エンタルピー超音速流れ場に適用するのに好都合である.本研究では,風洞設備の加熱装置にVitiated Air方式を利用しているため,H20をターゲットとして測定を行った.ふく射二色法では,これまで研究代表者らによって開発されてきた,統計モデルを組み込んだ手法が用いられた.この結果,主流中央部,主流境界層付近,キャビティー内部,およびキヤビティーランプ部などの主要部分の温度測定を行うことに成功した.これらを数値計算と比較した結果,主流が再付着し複雑な流れ場が形成されていると考えられるランプ部分を除いて,数値計算と実験値はおおむね妥当な値を示すことが確認され,本計測法の実効性が証明された.