2015 Fiscal Year Annual Research Report
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15H03927
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
鈴木 雄二 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80222066)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
范 勇 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40748662)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 燃焼 / 壁面効果 / 表面反応 / LIF / MEMS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
火炎と壁面の干渉効果を考えるとき，壁面の化学的境界条件も大きな影響因子である．化学的境界条件は表面反応に依存し，その活性度に応じて，ラジカルの吸着による化学的消炎，ラジカルの脱離による気相反応・自着火促進などを通じて，燃焼場において重要な役割を果たすことが近年明らかになりつつある．本研究では，壁近傍の燃焼機構を，PLIF計測および数値解析を用いて詳細に検討し，火炎と壁面の熱的・化学的な干渉効果の物理現象を明らかにし，それを制御することを目的としている．
初年度は，流れ方向に温度分布を印加した石英流路（流路幅1.5mm）内に形成される火炎を，PLIFを用いて計測し，壁面の化学的効果について定量的データを取得した．まず，DME・空気のWeak flameの熱炎領域においてOH-PLIFを適用し，壁面が石英，アルミナ，SUS321の場合のOH分布を取得した．そして，詳細な気相反応，表面反応を組み込んだ数値解析と比較を行い，SUS321では石英，アルミナに比べて顕著に壁面近傍でのOH分布が減少することを示した．また，DME・空気のWeak flameの冷炎領域においてHCHO-PLIFを適用し，壁垂直方向にはHCHOは分布を持たないが，流れ方向分布がSUS321壁では変化することを初めて明らかにした．SUS321壁において，HCHO分布は冷炎領域でより低温側に現れ，触媒反応的な効果が伺える．一方，絶対値としては石英壁に比べて小さく，また熱炎領域には第２のピークが形成される．これらは，従来の化学吸着のみに基づく表面反応モデルでは説明することができず，新たなモデル構築の必要性が示唆される．
さらに，TALIF（２光子吸収LIF）を用いたH原子の計測，H原子ビームをプラズマ放電で発生させて壁面での吸着現象の検討などの準備も進めており，次年度において具体的な計測に移る予定である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計測については，OH，HCHO，H原子のLIF計測は順調に進みつつある．熱炎に対しては，Normal flame，Weak flameにおける壁面の化学的効果の相違について，OH-PLIF計測と数値解析の両面から検討を進めている．冷炎に対しては，Weak flameにおけるHCHO-PLIF計測を行い，初めて定量的な情報を明らかにし，壁面の触媒反応的な見られるなど，極めて興味深い結果も得られるある．全体として，研究計画は順調に進行していると考えている
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| Strategy for Future Research Activity |
表面反応のモデル化の再考が必要であることが判明したため，カールスルーエ大学のO. Deutchmann教授の研究室に博士課程の学生を指導委託という形で派遣して，新しいモデル化を試みる．そして，計測結果，モデルを用いた計算結果の両面から，表面の化学的効果のメカニズム解明を目指す．
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