| 研究概要 |
次世代環境適合型高効率複合発電システムとして有望と思われるMHD/ガスタービン/蒸気タービン複合システムの基本構成要素であるMHD発電動作流体としての石炭合成ガス・酸素燃焼プラズマの基礎的知見を得ること,その計測手法としての高速分光および可視化解析方を確立することを目的とした研究を行った.
まず高速分光光学系として,2つの直交偏光成分により火炎の輻射および参照ランプ光の透過吸収強度スペクトルを高速かつ同時に測定できる2光路偏光輻射・透過吸収光学装置を試作しカリゥム(K)シ-ドアセチレン酸素燃焼火炎の分光解析を行い試作装置の性能検証実験を行った.分光データの解析原理は著者らが提案する光学厚さと原子吸収係数の関係式(Depth-AAC関係式)であり,その解析式の有用性の検討も同時に行った.この実験によりDepth-AAC式の分光データへの適用条件を明らかにした.次に石炭合成ガスをCOH_2・H_2混合燃料で模擬し,K_2CO_3シ-ドのO_2燃焼プラズマの温度,Kの光学衝突断面積と原子数を測定した.その結果CO・H_2・O_2火炎の温度は当初予想より低かったものの温度は酸素当量比1以下の燃料希薄条件で上昇するという新知見を得た.
可視化の実験では,光学厚さが薄いK-シ-ド燃焼火炎からの輻射画像と参照光の透過吸収画像イメージを用いた局所カリゥム数密度の2次元分布算出式を導出し実験検証を行った.最後に燃焼プラズマの速度場の可視化手法として,磁気共鳴映像法(MRI)に着目し,衝撃波加熱プラズマの流速分布の可視化を試みた.そのため音速領域の流れ場に対応できる新たな傾斜磁場パルスシーケンス(MEPS)を考案した.MEPSの可視化画像はMHD起電力から計算される速度とよく一致し空間解像度も高いことを確認した.
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