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超臨界雰囲気中に置かれた炭化水素燃料液滴の蒸発時間の圧力依存性を理論的に調べた結果、所与の雰囲気温度に対して雰囲気圧を燃料の臨界圧から上げていった場合、液滴が雰囲気に晒された瞬間に液滴表面の熱力学的状態が混合系臨界点に達する雰囲気圧力において最小蒸発時間が達成されるが判明した。雰囲気温度が上昇すると、蒸発時間が最小になる圧力の値は減少し、燃料の臨界圧に近づく。火炎の存在は蒸発問題で雰囲気温度を上げることに等価であるから、燃料の臨界圧力に一致する雰囲気圧で液滴の最小燃焼時間が起きるという数値計算結果ならびに実験結果と合理的に繋がる亜→超臨界蒸発遷移に係わる輸送特性の明確な物理像を確立できた。最小蒸発時間を与える雰囲気圧の簡易予測式を構成して工学的応用に資した。
超臨界圧下では物質の拡散能力が低下するので、各液滴の影響距離が短くなり、独立な液滴の集合体として噴霧を取り扱うことができる。手持ちの噴霧燃焼シミュレータではラグランジェ的に膨大な数の霧粒の運動が追跡できる。このプログラムの特性を活かし、低圧系噴霧燃焼シミュレータを高圧系へ転換する作業に取りかかった。特に、気相熱・物質輸送現象と液滴の蒸発・燃焼過程を繋ぐ新しい数値計算方法を創造できたことにより、これまで行ってきた単一液滴の蒸発燃焼特性の研究結果を直接実用的な問題に応用できる手段を得た。また、計算の効率化を図るため、数値計算結果を物理的に解釈して、特性を簡単な数式で表す簡易モデルの構成を行った。
以上の成果は今年開催予定の日米セミナー、国際熱焼シンポジウムおよびIUTAMにおいて順次発表の予定である。
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