2016 Fiscal Year Annual Research Report
Spectroscopic development of laser-induced fluorescence method using higher energy band excitation for rocket combustion diagnostics
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15K14244
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小林 秀昭 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (30170343)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
早川 晃弘 東北大学, 流体科学研究所, 助教 (90709156)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ロケット燃焼 / 高圧燃焼 / 高エネルギー励起 / レーザー計測 / OH-PLIF |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，従来困難であった高圧ロケット燃焼の火炎構造計測に適用できるOH ラジカルに対するレーザー誘起蛍光（OH-LIF）特性解明と計測技術開発を行い，極限環境燃焼の分光計測という学術分野の発展とロケット要素技術開発に資することを目的とする．
最終年度である平成28年度は，OH(2,0)バンド励起を用いた高圧H2/O2噴流拡散火炎のOH-PLIF計測に対して世界でも希少な最高6.0 MPa程度における非積算瞬時OH-PLIF計測に成功した．S/N比も比較的良好であり，世界未踏の7.0 MPa圧力条件においても良好なS/N比を有するPLIF画像を取得できる可能性が高く，ロケット燃焼実条件における計測に展開できる成果が得られた．しかし長時間計測では依然として窓への水付着と容器の熱負荷低減のトレードオフという実験遂行上の問題は完全に解決されていないので，これらの改善を継続して行い，より精密かつ再現性のある燃焼試験装置および手法の確立を図ることが重要であろう．
定量計測を目指した，高圧力条件において利用可能な光学計測較正用フラットフレームバーナーの開発では，冷却性能に優れた銅製多孔ノズル部を製作し，0.5 MPaにおいて火炎温度が最高3000 K程度に到達するCH4/O2/N2予混合火炎の安定化に成功した．また，火炎後流に存在するOH分布は半径方向および軸方向に対して広く一様に形成された．最高圧はロケット燃焼条件に達していないが，計測較正バーナーとしての要件を満たしていることが示された．今後の展開としてより高圧・高温条件での作動を見据えたノズルの改良，および火炎温度の実験的取得を目指すべきと考える．
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