2019 Fiscal Year Research-status Report
Elucidation and Control of Wall Effects on Cool Flame
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18KK0106
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
鈴木 雄二 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (80222066)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
范 勇 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (40748662)
齋木 悠 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60550499)
李 敏赫 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (80828426)
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| Project Period (FY) |
2018-10-09 – 2021-03-31
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| Keywords | 冷炎 / 低温酸化反応 / レーザー誘起蛍光法 / 半導体レーザー分光法 / 表面反応 / 壁面の化学的干渉効果 / DME |
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| Outline of Annual Research Achievements |
内燃機関において，冷炎は本着火（熱炎）のタイミングに大きな影響を与え，ノッキングに大きく影響する．しかし，冷炎を支配する低温酸化反応に関する定量的な情報は不足しており，従来提案されている反応モデルについても不確かさが大きい．申請者らは，ごく最近，冷炎における壁面の化学的効果が単純なラジカル破壊ではなく，表面反応と気相反応が絡み合って複雑な現象を呈していることを示した．本研究では，国際共同研究先のプリンストン大学Yiguang Ju教授のグループの保有する実験・計測技術と，申請者らがごく最近構築した壁面で安定化される冷炎での計測，詳細数値解析を組み合わせることによって，新しい低温酸化反応モデルの提案と，冷炎に対する表面反応モデルの構築を行うことを目的としている．
第2年度は，まず、酸素富化させた予混合火炎を加熱平面に衝突させることによって安定化される冷炎について，直鎖アルカン（C7-C10）の数値解析およびHCHO-LIF計測による検討を行った．そして，壁温を一定速度で上昇させてHCHO濃度が不連続的に上昇する温度を着火温度と定義し，n-ヘプタン（n-C7H16）冷炎の着火は見られないが，炭素数の増加に伴って冷炎着火温度が低下し，同一壁温においてHCHOの濃度が増加することから，炭素数が大きいほどより強い低温反応性を示すことを明らかにした．また、C8以上の直鎖アルカンについて、Fe表面上でSiO2表面の時と比べて冷炎の着火温度が上昇し，同一壁温におけるHCHO濃度が顕著に低下することを示し、直鎖アルカン冷炎に対しても，Fe表面が低温酸化反応を抑制する化学的効果を示すことが明らかにした．
さらに、高圧環境下の壁面安定化冷炎バーナーを構築し、半導体レーザー分光法（TDLAS）を用いたHCHO計測システムを立ち上げ、次年度の準備も進めた。
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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
2019年度終盤はコロナウィルスの影響により実験がストップしてしまったが、それ以外は順調に研究を進展させることができた。共同研究者であるYiguang Ju教授とは、共著で国際会議論文を執筆し、日本機械学会熱工学部門から講演論文表彰を受けた。実験結果も順調に得られており、次年度の実験系準備もほぼ予定通り進行できており、また、現在、共著のジャーナル論文を３篇準備中であり、研究は順調である。
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度末に予定していた交流は、コロナウィルスの影響もあってできなかったが、本年度は共同研究者のYiguang Ju教授がサバティカルを利用して2020年10月から2ヶ月滞在する予定である。来日の間に、Ju教授と一緒に「半導体レーザー分光法を用いたHCHOの計測による壁面安定化冷炎における圧力の影響の検討」、「壁面安定化冷炎における壁面の化学的効果の影響の検討」に関して、合同で実験およびデータ解析を進め、複数の国際共著論文をまとめることを検討している。
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| Causes of Carryover |
端数が出ましたが、少額の消耗品に合算使用する予定です。
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[Presentation] Wall Effect on Cool Flame Ignition Behavior2019
Author(s)
Lee, M., Mizuno, T., Fan, Y., Ju, Y., and Suzuki, Y.,
Organizer
2nd Pacific Rim Thermal Engineering Conference (PRTEC 2019), Maui
Int'l Joint Research
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