| 研究概要 |
スクラムジェット燃焼器においては,反応速度の低い炭化水素系燃料を利用するに当たっては,超音速流れ場の中で確実に着火および保炎を行う必要がある.本研究においては,燃料にケロシンを用い,燃焼器内にキャビティと呼ばれる機構を設けることにより,スクラムジェット燃焼器内で炭化水素系燃料を用いたときに,燃焼特性にどのような影響が見られるかを風洞実験および数値計算により調べた.風洞実験の結果,保炎性能改善効果が最大となるためのキャビティの長さ(L),深さ(D)およびその比(L/D)の組み合わせが存在することがわかった.数値計算により,それぞれのL, Dを変化させたときのキャビティ内部の流れ場を調べた結果,保炎性能改善が見られた条件においては,キャビティ内部に大規模かつ複雑な渦構造が形成され,流れ場のダムケラ数が大きくなっていることが確認された.この結果より,キャビティを設けることにより,燃焼器内での滞留時間が増大し,保炎に有利に働いていることがわかった.一方で,キャビティ内の温度も速度低下による温度回復により,保炎に有利に働いていることが数値計算から示唆されているが,これを実験的に確認することは熱電対による測定など従来の接触法的な手段では困難であった.そこで,これまで取り組んでいたH2Oをターゲットとしたふく射二色法を燃焼器内の温度測定に適用した結果,キャビティ内部の温度測定を非接触で行うことに成功した.これらの計測値を数値計算の予測値と比較した結果,よい精度で測定されていることがわかり,キャビティの保炎性能に対する有効性と温度計測技術の有用性が確認された.
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