2010 Fiscal Year Annual Research Report
自発光計測との定量的な比較を目指したOH自発光過程のモデリング
| Project/Area Number |
22760162
|
|---|
| Research Institution | Japan Aerospace Exploration Agency |
|---|
Principal Investigator |
松山 新吾 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発本部, 研究員 (60392841)
|
|---|
| Keywords | 航空宇宙工学 / シミュレーション工学 / 燃焼流 / OH自発光 / H_2O自発光 |
|---|
| Research Abstract |
火炎が放射する光を撮影する自発光計測は、ロケット燃焼試験において広く行われている。しかし、その計測データは空間積分された情報である上に、発光強度と火炎の状態との関係が明確ではないため、定量的な情報を得ることが難しい。
本研究では、燃焼シミュレーションの中で、1.OHラジカルの電子励起・励起失活過程を考慮して電子励起状態を評価、2.電子励起状態にあるOHラジカルからの光の放射・吸収過程を計算し発光強度を評価、することでOHの自発光過程をモデリングし、自発光計測との定量的な比較を実現することを目指す。
本年度の研究では、OH自発光をモデリングするために必要な4つの物理過程(化学的励起、熱的励起、衝突失活、光の放射・吸収)を燃焼計算プログラムに組み込んだ。構築した自発光計算プログラムにより、Petersenらが行った衝撃波管実験の模擬を試みた。この実験では、衝撃波背後で放射されるOH発光強度の時間履歴が計測されており、構築したプログラムによって発光強度データが十分な精度で再現できることを確認した。
さらに、本年度の研究ではH_2Oによる可視～赤外領域の発光についてもモデル化を実施した。H_2Oの発光過程は熱的平衡状態にある振動・回転モードによるため、熱的励起および光の放射・吸収の2つの物理過程のみを燃焼計算プログラムに組み込んだ。構築したプログラムを用いて、乱流拡散火炎について自発光過程の模擬を行い、自発光計測を定性的に再現することに成功した。
|
