非定常噴流を用いた非定常燃焼の機構の解明

• 研究課題/領域番号: 02209209
• 研究種目: 重点領域研究
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 金沢工業大学
• 研究代表者: 田辺 秀明 金沢工業大学, 工学部, 助教授 (60188365)
• 研究分担者: 佐藤 豪 金沢工業大学, 工学部, 教授 (80050920)
• 研究期間 (年度): 1990
• 研究課題ステータス: 完了 (1990年度)
• 配分額: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円); 1990年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
• キーワード: 非定常噴流 / 非定常燃焼 / 統計処理 / 乱流 / 条件付き平均

研究概要

ヘリウム、CO_2などの気体を単発噴射して生じる非定常気体噴射終了後の混合気形成機構を以下のようにして解明した。
濃度の測定は、熱線濃度計を用いて行なった。また、レ-レ散乱法による濃度測定も試みた。圧力の時間経過の測定は半導体圧力変換器を用いて噴流内各点で行った。これらの測定値について、噴流内の乱流を考慮した統計処理を行ない、場所的・時間的な分布を求めた。
非定常気体噴流の形状・到達距離、噴流角の測定、噴流と周囲気体との界面に生じる大規模渦の観察などのため、高速度レ-ザ-シュリ-レン撮影を行い、高速度シュリ-レン画像と、濃度・速度・圧力の各測定点での測定値の時間経過との対応により、混合気形成過程の解明を行った。
これらの一連の実験の結果、噴流外縁では噴流と周囲気体との境界位置変動のため条付き平均濃度は無条件平均濃度と比較して高くなることがわかった。また、衝突非定常気体噴流においては、噴流先端に向かうにつれ無条件平均濃度は滑らかに減少するが、条件付き平均濃度は先端付近で一旦増加してから減少する。濃度標準偏差に関しては、噴流先端部においては無条件濃度標準偏差と比較して条件付き標準偏差は極めて低い。このことは、噴流先端では、大規模渦による周囲気体の噴流内への取り込みが行なわれているが混合気塊と流入空気との乱流混合はほとんど行なわれていないことを意味する。また、無条件平均濃度は静圧がもっとも低い部分で高くなることなどがわかった。