2019 Fiscal Year Annual Research Report
高温高圧環境下におけるアルコール系C3・C4混合バイオ燃料の乱流燃焼機構の解明
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17H03179
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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) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 高圧燃焼 / 乱流燃焼 / バイオ燃料 / 異性体燃料 / レーザー誘起蛍光法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は，燃焼科学の先端研究分野である高温高圧乱流燃焼において，非食料バイオマスから生産されるアルコール系C3，C4バイオ燃料およびその混合燃料の乱流燃焼機構を明らかにし，極限環境乱流燃焼の学理構築を図りCO2排出削減燃焼技術へ寄与することを目的とする．具体的にはエンジン燃料として有効なプロパノール異性体，ブタノール異性体ならびにそれら混合燃料の乱流予混合火炎を高温高圧下で安定化させ，１）乱流燃焼速度および乱流火炎構造，２）中間化学種CH2O，NO，OHのレーザー計測による局所濃度分布，３）燃焼排出ガス組成を明らかにし，アルコール系C3・C4バイオ燃焼に対する乱流燃焼の異性体効果，混合組成効果，温度圧力依存性に対し，反応動力学と局所火炎不安定性原理に基づくメカニズム解明を行う．
最終年度である令和元年度は，バイオエタノール予混合火炎における中間化学種拡散効果に対する異性体効果を明確にすることを重点目標とした．反応経路解析と発熱速度解析により，CH2Oの生成消滅過程が火炎帯の総発熱において重要な役割を果たしていることを確認した．実験では，CH2O-PLIF計測によりCH2O分布のピーク強度ならびに分布厚さに対する異性体効果を昨年度よりも高い精度で計測する手法を確立した．その結果，CH2O分布が乱流火炎の正負の曲率に依存し，特にn-プロパノールの方がiso-プロパノールに比較して未燃混合気に対する負の曲率（凹の曲率）を有する領域においてCH2O分布半値幅 が大きく，n-プロパノール火炎の方が固有不安定性が抑制されるという，OH-PLIFから得られた火炎挙動と一致する結果を得た．これは，理論的に予測されていた中間化学種の拡散効果が固有不安定性に及ぼす影響を実験的にはじめて証明したもので，本研究の大きな成果である．
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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