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高圧高温雰囲気に晒された燃料液滴の蒸発には3種類の様態が考えられる。液滴の生涯を通して表面が存在する亜臨界蒸発様態、途中で表面が混合系臨界状態に達し、その後連続的な相変化が起きる亜超臨界遷移蒸発様態、ならびに、最初から連続的相変化が起きる超臨界蒸発様態である。いずれの蒸発様態が起きるかは、初期の液滴温度ならびに雰囲気ガスの温度と圧力に依存する。数値シミュレーションを行って、蒸発様態を分ける領域図を作成し、それぞれの領域での気化速度の特性を明らかにした。この結果は、高圧系での液体燃料の蒸発挙動を予測する上で必要な基礎データを与えるものである。
特に、遷移領域と超臨界領域の境界、すなわち、燃料液体を超臨界雰囲気に晒した瞬間に表面が臨界状態になる条件は、液滴の大きさに無関係に定まるものであるから、噴射液に対しても適用でき、高圧下での液体の微粒化に関して次のような重要な意味を持つ。すなわち、連続的相変化を起こすような条件では、表面張力が存在せず、噴射液は微粒化されて噴霧になることができず、例えて言えば、液体中に他の液体を噴射した場合に似た状況が出現すると予想される。この場合の燃焼はガス拡散燃焼に似たものになると考えられるが、物性値が場所によって大きく変化する点で低圧系のものとは異なる。また、拡散係数が小さいために、高速燃焼を実現するには渦などの流体力学的効果に強く依存しなければならない。このような高圧下で特徴的な液体の微粒化の研究はこれまで皆無であり、熱力学と流体力学が複雑に絡み合った運動液滴などの数値シミュレーションの開発を通してはじめて研究が可能になる。この問題に取り組んでいくための基礎的な研究をおこない、幾つかの結果を公表した。
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