2009 Fiscal Year Annual Research Report
乱流マイクロ混合反応機構解明のための超高解像度LIF濃度プローブの開発
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21656051
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
長田 孝二 Nagoya University, 大学院・工学研究科, 准教授 (50274501)
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| Keywords | 乱流 / マイクロ / 混合 / 拡散 / LIF |
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| Research Abstract |
本研究の目的である高シュミット数を有するスカラーの乱流マイクロ混合反応機構を解明するためには,少なくとも10μm程度の空間分解能を有する濃度プローブの開発が必要である.そこで,まず初めに,この目的を達成するためのファイバ形状の設計を行った.その結果,プローブの検出部および伝送部となる光ファイバにコア径が100μmのものを使用し,先端形状をr=250μmの球型とした場合に,焦点距離2797μmにおいて0.6μmの焦点幅が得られることがわかった.次に,実験装置となる噴流水槽およびトラバース装置を製作し,実際にファイバプローブを用いて予備実験を行った.製作したシステムは,当初の予定通り,レーザ光を光ファイバで伝送した後,そこで発せられた蛍光を別の可動式測定用集光光学系によってとらえ,再び光ファイバにて伝送した後,フォトマルチプライヤー(PM)によって光信号を検出するシステムとした.ファイバの調節はサブミクロン単位で行う必要があるため,マイクロステージを用いて行うシステムをつくった.また,熱膜流速計を用いて速度の単独測定を行い,拡散場となる噴流の特性を明らかにした.その結果,LIF濃度プローブの空間分解能が濃度の最小スケールであるバチェラースケールよりも小さく,当初の設計目標が達成されていることが確認された.さらに,非浸襲式のLIF計測とも比較するため,独自のLIF処理アルゴリズムを構築し,格子乱流中の高シュミット数拡散場において計測を行った.
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