2023 Fiscal Year Annual Research Report
噴霧の保炎機構を再検討するための微小重力環境を利用した冷炎燃え広がりに関する研究
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19K04843
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
野村 浩司 日本大学, 生産工学部, 教授 (30246847)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田辺 光昭 日本大学, 理工学部, 教授 (90291707)
菅沼 祐介 日本大学, 生産工学部, 准教授 (60739035)
齊藤 允教 日本大学, 理工学部, 准教授 (20801020)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 噴霧燃焼 / 冷炎 / 燃え広がり / 燃料液滴列 / 予蒸発予混合燃焼器 / 微小重力環境 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，噴霧火炎基部や燃料予蒸発管内で起こりうる燃料液滴の冷炎点火・燃え広がりに着目し，噴霧を単純化した燃料液滴列を対象にし，基礎的な研究を行った．軸対称な火炎燃え広がりが実現される微小重力環境を利用した実験を行うことで，数値シミュレーションの検証を容易にした．
2023年度は，2022年度の最後に行った微小重力実験で得られたデータの解析を行い，追加の地上実験を行った．微小重力実験で得られた液滴のバックリット連続画像から，自作のプログラムを用いて液滴直径履歴を取得した．雰囲気温度523 K，液滴間隔2または4 mm，第1液滴を除く液滴初期直径0.75 mm，液滴列を高温容器に挿入してから点火装置を作動させるまでの待ち時間1 sの条件で行った微小重力実験の液滴直径履歴から，グラフの傾きの大きな変化が，時間をずらして各液滴に現れていることがわかった．この事実より，第6液滴まで冷炎が燃え広がっていると考えられた．
グラフの傾きの大きな変化が現れた時刻を冷炎点火時刻とし，各液滴の冷炎点火時刻と液滴位置の関係から，冷炎燃え広がり速度を算出した．液滴間隔2 mmの条件における微小重力環境での冷炎燃え広がり速度は17.9 mm/sであり，通常重力環境のそれと比較して速いことがわかった．液滴間隔4 mmの条件では，冷炎燃え広がり速度は20.8 mm/sであり，液滴間隔 2 mmの条件に比べて冷炎燃え広がり速度が速いことがわかった．
冷炎燃え広がりの数値シミュレーション・コードにより，液滴初期直径1 mの条件で燃え広がり速度を計算した．今後，微小重力実験と条件を合わせて燃え広がり速度の算出を行う．そのためには，計算格子から変更する必要がある．
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[Presentation] 複数液滴の冷炎ダイナミクスに関する観測ロケット実験（PHOENIX-2）2024
Author(s)
野村浩司, 菅沼祐介, 齊藤允教, 田辺光昭, 髙橋晶世, 髙橋賢一, 森上修, 三上真人, 後藤芳正, 山村宜之, 野倉正樹, 山本信, Eigenbrod Christian, 石川毅彦, 菊池政雄, 嶋田徹, 稲富裕光
Organizer
第38回宇宙環境利用シンポジウム
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