2013 Fiscal Year Annual Research Report
革新的火炎クロマトグラフィと微量化学種吸収分光による分子レベル燃焼反応制御
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23246035
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
丸田 薫 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (50260451)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 寿 東北大学, 流体科学研究所, 助教 (40444020)
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| Project Period (FY) |
2011-05-31 – 2015-03-31
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| Keywords | 炭化水素燃料 / 着火 / 低温酸化反応 |
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| Research Abstract |
各種液体燃料に適用可能な混合気生成装置を製作した．計量済み液体燃料を入れた圧力容器に分圧法で窒素等との混合気を作成する手法で，各部に独立した温度制御機構を備え，気化特性の異なる各種燃料に対応可能な構成とした．これにより，トルエンからイソオクタンに至る範囲の炭化水素燃料に対し，温度設定のみで対応でき，安定に実験を行うことが可能となった．なお簡便法であるシリンジによる燃料の直接供給も併用して実験を実施した．
製作した光学計測対応リアクタ装置を用いて，反応場における化学種の光学計測による検知を試みた．本研究により導入したレーザー誘起蛍光法によって，まずOHの可視化を行い，それに加えて，低温酸化反応を代表するホルムアルデヒド（CH2O）の検知にも成功した．当初は励起光の反射によるS/N比低下の問題に直面したが，光学系の工夫やフィルタ利用により，最終的には，微弱火炎に対しても十分な強度とS/N比を有するクリアな信号を得ることができた．CH2O の蛍光発生には励起レーザーの倍波光を用いた．
計算負荷の大きい，大規模な高級炭化水素を想定した素反応数値計算を正セタン，正デカン，正ヘプタン，イソセタンに対して実施した．高速および並列化した基礎ソルバを用いて計算を行い，東北大学流体研のスーパーコンピュータを用いることで比較的短時間に結果を得ることができた．実験と数値計算とを比較した結果，完全酸化に相当する正炎現象は比較的良く数値計算により再現できるものの，特に冷炎現象での不一致は大きく，衝撃波管等でデータ取得が困難な低温領域（600から900K程度）での詳細化学反応機構の検証に，本手法によって取得した実験データが非常に有効であることが示唆される．
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25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 |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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