2021 Fiscal Year Annual Research Report
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19K04250
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
高橋 栄一 日本大学, 生産工学部, 教授 (90357369)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 点火 / レーザー固体相互作用 / レーザーブレイクダウン / アブレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
予混合気中で集光パルスレーザー光と固体表面が相互作用することによって，点火に必要なレーザーエネルギーが著しく低下する現象が見出されていた．そのメカニズムを解明するために，前年度に実施したレーザー光をターゲットに対して垂直に入射した実験に対して，今年度はターゲットをレーザー入射方向に対して斜めにすることで反射レーザー光やブレイクダウンプラズマによる誘起流動の影響を排した考察を可能とした．シュリーレン計測によって点火における密度分布の時間的な変化を評価した．その結果，ターゲット表面付近にレーザー光の集光点が一致してブレイクダウンプラズマが形成されても生成された渦流動はターゲットとの相互作用によって発生が抑制されることが示されると同時に，点火に必要なレーザーパルスのエネルギーも減少した．このことは，この誘起流動が初期火炎核の消炎をもたらしていることを示している．また，シュリーレン計測による初期火炎はターゲット垂直方向に成長することが確認された．このことは斜めに入射したレーザー光や反射光，あるいはブレイクダウンプラズマの影響よりも，アブレーションが点火に寄与していることを示していると考えられる．実施した数値シミュレーションにおいてもレーザーのターゲット材料の吸収率と熱伝導率から同メカニズムをサポートする結果を得ることができた．
本手法を用いてレーザー光を9ビームに分割してピストン表面に集光することで，9点点火を実施できることを示した．実験は急速圧縮膨張装置を用い，実際に予混合気への点火を行った．この様な多点点火は内燃機関において燃焼期間を短くすることを通じて熱効率の向上に寄与することが期待される．ノッキング強度に対する多点点火の影響を評価した結果，エンドガス分布を考慮した多点点火が重要であることが明らかになった．
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Research Products
(2 results)
