2012 Fiscal Year Annual Research Report
噴霧燃焼時の環境汚染物質低減を目指した超高圧パルス噴霧特性の解明
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22360318
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
青木 秀之 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40241533)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2013-03-31
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| Keywords | 高圧噴霧 / 微粒化 / パルス噴霧 |
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| Research Abstract |
超高圧パルス噴霧の噴霧特性に関して、数値解析を用いて検討した。非定常噴霧流計算の高速解法、微粒化および乱流渦を再現可能なモデルの検討を行った。噴霧流計算を高速化するため、圧力速度結合解法としてSMAC (Simplified Marker and Cell)およびSIMPLE (Semi-Implicit Method for Pressure Linked equation)の比較を行い、SMACを用いることにより計算時間の短縮が可能であることを示した。次に、超高圧パルス噴霧による微粒化を再現可能なモデルの検討を行い、KH(Kelvin-Helmholtz)-TAB (Taylor Analogy Breakup)モデルを構築した。このKH-TABモデルを用いた非定常噴霧流解析により得られた粒径分布および噴霧流束の解析結果が、噴霧実験により得られた測定結果と良好に一致することを示した。最後に、非定常噴霧による乱流渦を精度よく再現可能なモデルの検討を行った。乱流モデルとしてLES (Large Eddy Simulation)および標準k-e二方程式モデルの比較を行い、LESは非定常噴霧流の渦および蛇行を再現可能であることを示した。一方、標準k-e二方程式モデルは運動量が早期に拡散するため、非定常噴霧流による渦を再現できないことを示した。これらの検討により、超高圧パルス噴霧を精度良くかつ高速に再現可能なモデルを構築した。このモデルを用いて噴射圧力が超高圧パルス噴霧の噴霧特性に及ぼす影響を数値解析的に検討した。これにより、噴射圧力の増加にともない噴霧の広がりおよび形成する渦の強度が増加するとともに、微粒化が向上することを定量的に示した。以上より、超高圧パルス噴霧の噴霧特性が解明され、超高圧パルス噴霧の燃焼特性を解明するうえで不可欠な知見を獲得した。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
24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 |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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