| 研究概要 |
液体燃料液滴の燃焼場に電界を印加するため,液滴を挟んで上部および下部に電極を配置し,直流高圧電源から電極へ電力を供給する方式の実験装置を構築した.浮力に対向して電気力を印加するため,これまでの研究結果に基づき,上部電極を正極,下部電極を負極とした.燃料液滴は,燃焼室中央部に細い石英製の懸垂線先端(直径0.125mm)の先端に固定された.使用する液体燃料は,従来の研究結果を参考にして,エタノール,正オクタン,トルエンの3種類を使用した.電極は,燃焼場の流れを阻害しないように,メッシュ状のものを配置した.電極間距離は50mm程度とし,電力を供給する直流高圧電源は,以前の研究で用いた既存の装置を使用した.供給可能な最大電圧は約10kvであった.液滴下部の電極は接地されており,上部の電極に正または負の電圧を印加することで,火炎に作用する電気力の方向を変化させた.燃焼現象の観察は,既存のカラーCCDビデオカメラおよび接写拡大撮影が可能な小型ビデオを用いて行なわれた.観測は2方向から行い,一つは液滴火炎の直接撮影により,電界印加による火炎(青炎または輝炎)形状の変形を観察した.青炎の変形は,燃焼場に誘起される流れ(自然対流とイオン風)により反応帯が移動する現象を示していると考えられる.もう一つの観測系では背景光(既存のランプまたは小型レーザ)を用いたバックライト撮影により燃焼中の液滴を観察した.以上の測定を,印加電圧(電界強度)および燃料の種類を変化させて実験を行い,液滴の燃焼特性に及ぼす電界強度の影響を明らかにした.また,火炎にレーザ光を照射し,すす粒子の可視化を行った.所定の時間間隔で撮影された画像を用いてPTVの手法を応用し,粒子の移動方向および速度を算出した.レーザは既存の小型YAGレーザ(波長532nm)を用い,受光系として既存の高速度ビデオカメラを使用した.同様な実験を自由落下法による微小重力環境においても実施し,電界印加のみによるすす粒子移動現象を把握した.
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