2003 Fiscal Year Annual Research Report
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15560688
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
野村 浩司 日本大学, 生産工学部, 助教授 (30246847)
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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 | 蒸発 / 放射加熱 / 液滴 / 液体燃料 / 噴霧燃焼 |
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| Research Abstract |
液体燃料のもつ化学的エネルギーを機械的エネルギーに変換する場合に多く用いられている噴霧燃焼は,現象が複雑であり,未だ不明な点が多い.ガスタービンや液体ロケット機関,ディーゼル機関などの燃焼器の高性能化や低燃料消費率化,低公害化などの点から,高圧力下における噴霧燃焼の機構解明が望まれている.これまで,燃焼過程における放射の影響は,無視されることが多かった.しかしながら,数値計算の進展や,希薄燃焼の実用化にともなう燃焼限界の知見の拡大により,放射が燃焼過程で重要な役割を果たしていることが明らかになりつつある.本研究では,噴霧燃焼過程において火炎からの放射が液滴蒸発に及ぼす影響について広範囲な雰囲気圧力で調べる.蒸発挙動と蒸発速度に及ぼす放射エネルギー密度と初期液滴直径の影響を実験的に明らかにする.本年度は,大気圧力環境において実験を行った.得られた結果を報告する.
実験装置は,加熱源である炭酸ガスレーザー,計測装置であるCCDカメラ(毎秒30コマ),モニタ,デジタルビデオレコーダ,液滴を支持するための懸垂線から構成される.燃料には正ヘプタンを用い,雰囲気条件は室温・大気圧とした.懸垂線には,炭酸ガスレーザーの放射エネルギーを吸収しにくい金を用い,直径が10,20および50μmの線3種類を用いた.
懸垂線直径を変化させて,液滴直径の二乗の時間変化を調べた.懸垂線直径を増大させると液滴寿命が増大する.懸垂線直径が大きい場合,放射加熱された液滴から懸垂線を伝わって流出する熱が多くなるからと推察される.
放射加熱の場合,液滴直径の二乗の時間変化を表す曲線が下に凸の曲線を描く.このことから,放射加熱蒸発の蒸発係数は液滴直径に依存することがわかった.放射出力密度と液滴寿命の関係を調べた結果,液滴寿命は放射出力密度0.025W/mm^2付近から急激に短くなる傾向があることがわかった.
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