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高空間・高波長分解能をもつ高速分光システムの開発と火炎計測への応用

研究課題

研究課題/領域番号 12355010
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 熱工学
研究機関大阪大学

研究代表者

香月 正司  大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20029292)

研究分担者 中島 健  神戸大学, 工学部, 教授 (30031090)
芝原 正彦  大阪大学, 原子分子イオン制御理工学センター, 講師 (40294045)
赤松 史光  大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (10231812)
足立 正之  堀場製作所, エンジン計測開発部, 部長(研究職)
池田 裕二  神戸大学, 機器分析センター, 助教授 (10212789)
研究期間 (年度) 2000 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
42,990千円 (直接経費: 39,300千円、間接経費: 3,690千円)
2002年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2001年度: 11,830千円 (直接経費: 9,100千円、間接経費: 2,730千円)
2000年度: 27,000千円 (直接経費: 27,000千円)
キーワードラジカル自発光 / 発光スペクトル / 温度計測 / 励起化学種 / 火炎帯構造 / 時系列計測 / 高分解能計測 / 複合計測
研究概要

本研究課題では,極めて高い空間分解能を持つカセグレン光学系を用いて,局所領域からの火炎発光を集光し,その分光スペクトルを高時間・高空間分解能で時系列計測し,発光スペクトル法の原理を用いることにより,従来極めて困難であった燃焼場における化学反応場と温度場の同時時系列計測システムを,構築した.また,二線法温度評価理論を基に,C_2^*ラジカル自発光強度比と熱力学的温度の相関を実験的に検証し,火炎反応帯局所における高空間・高時間分解温度計測の可能性を検討した.
具体的には,受光系にカセグレン光学系を適用して局所C_2^*ラジカル自発光スペクトル計測を行った.その際に,C_2^*バンドスペクトル強度比についてより厳密に議論するために,標準電球を導入して実験装置に依存する検出感度を較正し,これまであまりなされてこなかったC_2^*バンドスペクトル強度比の定量的評価を行った.実験方法として,まず当量比や酸素濃度を変化させた層流予混合火炎について,回折格子分光器を用いてC_2^*バンドスペクトルを計測し,C_2バンド発光強度比と熱電対指示温度との相関について調べ,その温度相関の当量比依存性,酸素濃度依存性について調査した.また,C_2^*バンドスペクトルの微細構造について詳細に検討し,二線法理論値と実験値を比較することによりC_2^*の振動温度の熱的活性に対する影響について考察を行った.さらに,C_2^*バンドスペクトル計測によって得られたC_2^*バンド発光強度比の温度依存性を用いた火炎温度の時間分解計測法を変動場に適用するために,高速波長分離器を用いて同様の火炎について計測し,これらの結果から局所変動を有する火炎に対してバンド発光強度比と火炎温度の時間変動を計測することによって本計測法の可能性について検討した.

報告書

(4件)
  • 2002 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2001 実績報告書
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

    (45件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (45件)

  • [文献書誌] Y.Ikeda, J.Kojima, T.Nakajima, F.Akamatsu, M.Katsuki: "Measurement of the Local Flame-Front Structure of Turbulent Premixed Flames by Local Chemiluminescence"Proceedings of the Combustion Institute. Vol.28. 343-350 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Kojima, Y.Ikeda, T.Nakajima: "Spatially Resolved Measurement of OH^*, CH^* and C_2^* Chemiluminescence in the Reaction Zone of Laminar Methane/Air Premixed Flames"Proceedings ofthe Combustion Institute. Vol.28. 1757-1764 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 小嶋潤, 池田裕二, 中島健: "メタン・空気層流予混合火炎の反応帯において高空間分解能測定された自発光スペクトル(自発光強度比OH^*/CH^*と当量比の相関)"日本機械学会論文集B編. 66・647. 1871-1878 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 小嶋潤, 池田裕二, 中島健, 赤松史光, 香月正司: "局所自発光計測による乱流予混合火炎片構造の観察"日本機械学会論文集B編. 67・658. 204-211 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 池田裕二, 小嶋潤, 中島健: "メタン・空気およびプロパン・空気層流予混合火炎の局所自発光スペクトル計測"日本機械学会論文集B編. 69・677. 601-606 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 小嶋潤, 池田裕二, 中島健: "火炎構造診断のための化学発光計測(層流予混合火炎における基礎特性と乱流予混合火炎への適用性)"日本機械学会論文集B編. 69・678. 482-489 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Tsushima, F.Akamatsu, M.Katsuki: "Laser Techniques for Fluid Mechanics, Measurement of Instantaneous 2-D Velocity Field and Local Chemiluminescence in a Premixed-Spray Flame by PIV and MICRO System"Ed. R.J.Adrian, D.F.G.Durao, F.Durst, M.V.Heitor, M.Maeda and J.H, Whitelaw, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg. 14 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yuji, Ikeda, Jun, Kojima, Tsuyoshi, Nakajima, Fumiteru, Akamatsu Masashi, Katsuki: "Measurement of the Local Flame-Front Structure of Turbulent Premixed Flames by Local Chemiluminescence"Proc. of the Combustion Institute. Vol.28. 343-350 (2000)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shohji, Tsushima, Masaaki, Negoro, Hiroyasu, Sautoh, Manabu, Fuchihata, Fumiteru, Akamatsu, Masashi, Katsuki: "Measurement of Instantaneous 2-D Velocity Field and Local Chemiluminescence in a PremixedSpray Flame by PIV and MICRO System"Proceedings of 10th Int. Symp.Appl. of Laser Tech. to Fluid Mech.. 30. 5 (2000)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hiroyasu, Saitoh, Shohji, Tsushima, Masaald, Negoro, Fumiteru, Akamatsu, Masashi, Katsuki: "Observation of Flame Propagation in a Premixed-Spray Stagnation Flow"Proceedings of 10th Int.Symp. Appl. of Laser Tech. to Fluid Mech.. 30. 3 (2000)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J, Kojima, Y, Ikeda, T, Nakajima: "Spatially Resolved Measurement of OH^*, CH^* and C_2^* Chemiluminescence in the Reaction Zone of Laminar Methane/Air Premixed Flames"Proceedings ofCombustion Institute. Vol. 28. 1757-1764 (2000)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J, Kojima, Y, Ikeda T, Nakajima: "Detail Distribution of OH^*, CH^* and C_2^* Chemiluminescence in the Reaction Zone of Laminar Premixed Methane/Air Flames"36^<th> AIAA/ASMFVSAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit. AIAA paper, Huntsville. 2000-3394 (2000)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y, Ikeda, J, Kojima, T, Nakajima: "Local Damkohler Number Measurement in Turbulent Premixed Flames by Local OH^*, CH^* and C_2^* Chemiluminescence"36^<th> AIAA/ASME/SAE/ASFSE Joint Propulsion Conference and Exhibit. AIAA paper, Huntsville. 2002-3395 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y, Ikeda, J, Kojima, Nakajima: "Local Flame Stoichiometry Measurement by Chemiluminescence"Proceeding of the 5^<th> International Workshop on Measurement and Computation of Turbulent Nonpremixed Flames. (2000)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y, Ikeda, J, Kojima, T, Nakajima: "Local Flame Stoichiometry in Lean Hydrocarbon Flames by Spatially Resolved Chemiluminescence Measurement"7^<th> Intemational Workshop on Premixed Turbulent Flames. (2000)

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    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y, Ikeda, J, Kojima, T, Nakajima: "Local Chemiluminescence Measurements at Turbulent Flame-Front"Workshop on Turbulent Combustion Studies. (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Young, loan, Yang, Fumiteru, Akamatsu, Masashi, Katsuki: "Characteristics of Unsteady Combustion and Combustion Control by Pulsation Mixture Supply"Proceedings of 3rd Asia-Pacific Conference on Combustion. 51-54 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shohji, Tsushima, Hiroyasu, Saitoh, Fumiteru, Akamatsu, Masashi, Kat: "Macroscopic Flame Structure in a Premixed-Spray Bumer"JSME International Joumal Ser. B,. 44-4. 616-623 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Young, Joon, Yang, Fumiteru, Akamatsu, Masashi, Katsuki: "Journal of the Korean Society of Combustion"Characteristics of Unsteady Combustion and Combustion Control by Pulsation Mixture Supply. 6-2 (Selected Papers from the 3rd Asia-Pacific Conference on Combustion). 8-14 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y, Ikeda, J, Kojima, T, Nakajima: "Smart Control of Turbulent Combustion (Edited by A. Yoshida): Local Chemiluminescencz Measurements at Turbulent Flame-Front"Springer-Verla Tokyo. 12-27 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y, Ikeda, J, Kojima, T, Nakajima: "Fast Response Local Equivalence Ratio Measurement in Premixed Turbulent Flame"Proceedings of the 2^<nd> Symposium on Smart Control of Turbulence. 155-160 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y, Ikeda, J, Kojima, H, Hashimoto, T, Nakajima: "Local Chemiluminescence Spectra Measurements in a High-Pressure Laminar Methane/Air Premixed flame"Proc. Combust. Inst.. Vol.29. 1495-1502 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y, Ikeda, J, Kojima, T, Nakajima: "Chemiluminescence Based Local Equiva[ence Ratio Measurement in Turbulent Premixed Flames"40^<th> AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. AIAA:paper, Reno. 2002-0193 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y, Ikeda, J, Kojima, H, Hashimoto, T, Nakajima: "Detailed Local Spectra Measurement in High-Pressure Premixed Laminar Flame"40^<th> ANAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. 40th Aerospace Scienes Meeting and Exhibit AIAA paper. 2002-0191 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J, Kojima, Y, Ikeda, T, Nakajima: "Multi-Point Time-Series Observation of Optical Emissions for Flame-Front Motion Analysis"Measurement Science and Technology. (in print).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shohji, Tsushima, Masaaki, Negoro, Hiroyasu, Saitoh, Manabu, Fuchihata, Fumiteru, Akamatsu, Masashi, Katsuki, Ed. R.J. Adrian, D.F.G. Durao, F. Durst, M.V. Heifer, M. Maeda and J.H, Whitelaw: "Measurement of Instantaneous 2-D Velocity Field and Local Chemiluminescence in a Premixed-Spray Flame by PIV and MICRO System, Laser Techniques for Fluid Mechanics"Springer-Verlag. 497-509 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 水谷幸夫, 若林 卓, 香月正司, 赤松史光, 渕端 学: "対向層流予混合噴霧火炎の時間平均的観察ならびに考察"日本機械学会論文集B編. 68・666. 590-595 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Tsushima, H.Saitoh, F.Akamatsu, M.Katsuki: "Macroscopic Flame Structure in a Premixed-Spray Burner"JSME International Journal Ser.B. 44・4. 616-623 (2001)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 津島将司, 斎藤寛泰, 赤松史光, 香月正司: "予混合噴霧火炎の巨視的燃焼挙動(第1報 油滴クラスター形成・消失過程と二重火炎構造)"日本機械学会論文集B編. 66・648. 307-314 (2000)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 津島将司, 斎藤寛泰, 赤松史光, 香月正司: "予混合噴霧火炎の巨視的燃焼挙動(第2報 噴霧流中の伝ぱ火炎速度と油滴クラスター消失速度)"日本機械学会論文集B編. 66・650. 2734-2739 (2000)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] F.Akamatsu, M.Katsuki, Y.Ikeda, Tsuyoshi Nakajima: "Development of Light-Collecting Probe with High Spatial Resolution Applicable to Randomly Fluctuating Combustion"Measurement Science and Technology. 10・2. 1240-1246 (1999)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 斎藤寛泰, 赤松史光, 香月正司: "高速度画像撮影および局所火炎自発光の同時計測によるよどみ流中予混合噴霧火炎構造の検討"日本機械学会論文集B編. (印刷中). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Tsushima, H.Saitoh, M.Fuchihata, F.Akamatsu, M.Katsuki: "Laser Techniques for Fluid Mechanics (Measurement of Instantaneous 2-D Velocity Field and Local Chemiluminescence in a Premixed-Spray Flame by PIV and MICRO System)"Springer-Verlag, Berlin Heidelberg. 14 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 小嶋 潤, 池田裕二, 中島 健: "メタン・空気層流予混合火炎の反応帯において高空間分解能測定された自発光スペクトル"日本機械学会論文集B編. 66・647. 1871-1878 (2000)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] S.Tsushima, H.Saitoh, F.Akamatsu, M.Katsuki: "Macroscopic Flame Structure in a Premixed-Spray Burner"JSME International Journal Ser. B. 44・4. 616-623 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 水谷, 若林, 香月, 赤松, 渕端: "対向層流予混合噴霧火炎の時間平均的観察ならびに考察"日本機械学会論文集B編. (印刷中). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 池田, 小嶋, 中島, 赤松, 香月: "局所自発光計測による乱流予混合火炎片構造の観察"日本機械学会論文集B編. 67・658. 204-211 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Ikeda Y., Kojima J., Nakajima T.: "Local Chemiluminescence Measurements of OH^*, CH^* and C2^* at Turbulent Premixed Flame-Fronts"Smart Control of Turbulence(Edited by A. Yoshida), Springer-Verlag.New York. (印刷中). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] S.Tsushima, M.Negoro, H.Saitoh, F.Akamatsu, M.Katsuki: "Measurement of Instantaneous 2-D Velocity Field and Local Chemi luminescence in a Premixed-Spray Flame by PIV and MICRO System"Developments in Laser Techniques and Applications to Fluid Mechanics,(Ed.R.J.Adrian.et al.),Springer-Verlag Berlin. (印刷中). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 小嶋潤,池田裕二,中島健: "メタン・空気層流予混合火炎の反応帯において高空間分解能測定された自発光スペクトル"日本機械学会論文集B編. 66・647. 1871-1878 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] J.Kojima,Y.Ikeda and T.Nakajima: "Spatially Resolved Measurement of OH^*,CH^* and C2^* Chemiluminescence in the Reaction Zone of Laminar Methane/Air Premixed Flames"Proceedings of the Combustion Institute. 28(印刷中). (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] J.Kojima,Y.Ikeda,T.Nakajima,F.Akamatsu,M.Katsuki: "Measurement of Local Flame-Front Structure in Turbulent Premixed Flame"Proceedings of the Combustion Institute. 28(印刷中). (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 河原,池田,中島: "ガンタイプバーナにおける噴霧のレーザ計測"日本機械学会論文集B編. 67・655(印刷中). (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 津島,斎藤,赤松,香月: "予混合噴霧火炎の巨視的燃焼挙動(第1報油滴クラスター形成・消失過程と二重火炎構造)"日本機械学会論文集B編. 66・648. 307-314 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 津島,斎藤,赤松,香月: "予混合噴霧火炎の巨視的燃焼挙動(第2報噴霧流中の伝ぱ火炎速度と油滴クラスター消失速度)"日本機械学会論文集B編. 66・650. 2734-2739 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2016-04-21  

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