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マイクロせん断層の時間スケールに適合した燃料ガス非定常噴射による超混合高速燃焼

研究課題

研究課題/領域番号 10650202
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 熱工学
研究機関京都大学 (1999)
東京工業大学 (1998)

研究代表者

吉田 英生  京都大学, 工学研究科, 教授 (50166964)

研究分担者 斎藤 元浩 (齋藤 元浩)  京都大学, 工学研究科, 助手 (90314236)
小林 健一  明治大学, 理工学部, 選任講師 (10242273)
研究期間 (年度) 1998 – 1999
研究課題ステータス 完了 (1999年度)
配分額 *注記
4,000千円 (直接経費: 4,000千円)
1999年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
1998年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
キーワード燃焼 / 混合促進 / マイクロせん断層 / 非定常性 / 音響励起
研究概要

燃焼により生ずる熱エネルギーを高効率で力学仕事に変換し、究極の熱機関であるカルノーサイクルに近づけるためには、等温膨張過程の実現が不可欠である。しかし従来の燃焼法は、オットーサイクルでは等積燃焼、ディーゼルサイクルまたはーゼル機関)またはゼル機関)またはブッレイトンサイクルでは等圧燃焼となり、何れの場合も等温で燃焼することはない。等温で燃焼する過程を実現するためには、膨張による温度低下に見合う分の発熱を燃焼により生じさせることが必要であるが、このような燃焼制御技術は、従来形の拡散燃焼では困難拡散燃焼では困難である。なぜなら、拡散燃焼では燃料と酸化剤の混合過程が律速となっており、たとえ乱流火炎により反応面積を著しく拡大しようとしても、エネルギーを含む分子レベルの混合にいたる時間遅れは、膨張過程における時間に比較して依然として大きい。
そこで本研究では、燃料ガスと空気のせん断層をマイクロ化し、さらに燃料ガス導入時に、このマイクロせん断層のタイムスケールに適合した非定常性を重畳させることにより、液滴燃焼ならぬ"気滴"燃焼を実現し、これまで概念上のものでしかなかった超混合高速燃焼を図ることを目的として基礎的な検討を行った。その第一段階として、空間スケールが1mmオーダーのマイクロノズルから噴出した燃料に、音響励起を与えて共鳴現象により混合を促進することを試みた。まず非燃焼流において、空気中に二酸化炭素を噴出し、熱線流速計・シュリーレン写真から共鳴現象が生じることを確認し、最大共鳴がおこる周波数を明らかにした。次いで、都市ガスを噴出させた場合の燃焼状態につき、シュリーレン・熱電対・ガスクロ測定から、混合が著しく促進され、その結果として燃焼も高速化することを確かめ、2000年4月に開催される国際シンポジウムでの論文として取りまとめた。

報告書

(3件)
  • 1999 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1998 実績報告書
  • 研究成果

    (3件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (3件)

  • [文献書誌] Hideo Yoshida: "Super-Mixing Combustion Enhanced by Resonance between Micro Shear Layer and Acoustic Excitation"Proc.3rd Int.Sympo.on Turb.Heat Mass Trams.. 973-980 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Yoshida, M. Koda, Y. Ooishi, K. P. Kobayashi, and M. Saito: "Super-Mixing Combustion Enhanced by Resonance between Micro Shear Layer and Acoustic Excitation"Turbulence, Heat and Mass Transfer 3 (Proceedings of the Third International symposium on Turbulence, Heat and Mass transfer, Nagoya April 2-6). 973-980 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hide Yoshida: "Super-Mixing Combustion Enhanced by Resunance between Micro Shear Layer and Acoustic excitatiun"Proc.3rd Int.Sympo.on Turb.Heat Mass Trans.. 24-31 (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 1998-04-01   更新日: 2016-04-21  

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