2015 Fiscal Year Annual Research Report
二色蛍光比法による超音速燃焼器内の瞬時噴流モル分率の計測
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15H04199
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
河内 俊憲 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (40415922)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柳瀬 眞一郎 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (20135958)
永田 靖典 岡山大学, 自然科学研究科, 助教 (20635594)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 先端レーザ計測 / 超音速混合・燃焼 / 推進工学 / 圧縮性流体力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，二種類の蛍光トレーサをそれぞれ空気流と燃料噴流に添加し，同時にレーザで励起して各トレーサからの蛍光発光を測定することで，圧縮性混合場において「瞬時」モル分率を計測できるアセトンとトルエンを用いた新しい計測法（二色蛍光比法）の開発を目指している．
平成27年度は，まず低温環境下における蛍光特性のデータ取得とモデル構築 超音速ノズルを用いた低温環境におけるトレーサの蛍光特性を計測するシステムの構築を行った．そしてこれを用いて低温環境下において，その蛍光特性がよく分かっていなかったトルエンの蛍光特性を取得した．その結果，トルエンの蛍光発光はほとんど温度や圧力に影響を受けず，分子の数密度のみに依存することが分かった．この特性は2色蛍光比法を行う上で非常に有利である．
またこれと併せて，トレーサ同士の干渉を調べるため，2種類のトレーサから発せられる蛍光を同時に撮影するシステムの構築を行った．そしてトレーサ同士の干渉を調べた．その結果，トルエンはアセトンにより大きく失活することが分かった．その度合いは失活剤として有名な酸素と同等かそれ以上であったため，2色蛍光比法の定式化でこれを考慮する必要があることが分かった．
また実験データの検証に用いるLES計算の妥当性の検証を行った．検証には多くの実験データがあり，比較的素性のはっきりしているせん断流混合場を用いた．この計算に用いた本LESコードは精度良く実験結果を再現しており，圧縮性混合場における瞬時モル分率を十分再現できる妥当性が確認された．
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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
風洞実験，数値計算ともその遂行に十分な数の学生を配置できた．また新規に導入した大型のポンプにより実験効率が良くなったため，おおむね当初の計画通りに研究を進めることができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度は2色蛍光比法を確立する上で必要不可欠なトレーサの蛍光特性を取得する実験装置の開発に成功した．またトレーサ同士の干渉を調べる過程で，2種類のトレーサから発せられる蛍光を同時に撮影するシステムの構築も行えた．本年度はこれらを更に押し進め，圧縮性混合場において2種類のトレーサから発せられる蛍光を同時に撮影するシステムの構築を行う．またトレーサの干渉があることが分かったので，これを踏まえた定式化，ないしは干渉が出来る限り少なくなる撮影方法を試みる．
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