非定常噴霧の渦構造・蒸発過程の解明とその火炎の化学反応論的解析

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13650237
• 研究機関: 同志社大学
• 研究代表者: 藤本 元 同志社大学, 工学部, 教授 (90051630)
• 研究分担者: 千田 二郎 同志社大学, 工学部, 教授 (30226691)
• キーワード: 非定常噴霧 / 噴霧内流動 / 大規模渦 / すす生成機構 / 化学反応論

研究概要

1.常温・高圧下の非定常非蒸発噴霧,および高温・高圧下の非定常蒸発噴霧にたいし,レーザシート光による微小間隔の2枚の画像に画像相関に基づく処理(PIV法)を適用し,両噴霧に関する次のような知見が得られた.尚,噴射期間中は噴霧の単位体積当りの液滴数が極めて高く,その速度も非常に早いため,この方法による測定は事実上不可能であった.
1)噴射期間中の噴霧先端部には,非蒸発蒸発を問わず噴霧内に大規模渦が出現しする.これは非定常噴霧のいわゆる魚の骨型構造に対応する.また,それぞれの大規模渦中には,遅い速度の分布が存在する.
2)噴射終了後は,前述の大規模渦が残存し,おおまかな流れは噴霧の蛇行運動に対応する.
2.可視化直噴式高速ディーゼル機関における非定常噴霧火炎の微小間隔の断面に対し,レーザ誘起赤熱法とレーザ誘起散乱法を併用等により,下記の結果が得られた.
1)非定常噴霧の着火位置は燃料蒸気の空間分布に依存する.
2)燃焼過程を通じて,すす粒径はその凝集作用によって大粒径側に移行する.
3)後燃え機関では,小粒径のすすは酸化消滅し,大粒径のすすは残存する.
3.均一予混合気の燃焼に関し,詳細な気相反応モデルと,すす粒子の核形成から凝集およびその表面成長等の過程を記述するモデルのハイブリッド化を試み,次のような知見が得られた.
1)すす生成特性は燃料の分子構造に依存する.
2)非定常噴霧内のすす生成形態は混合気濃度分布及び雰囲気温度に左右される.

研究成果

• [文献書誌] 北村高明, 伊藤貴之, 千田二郎, 藤本元: "含酸素燃料のすす生成抑制効果に関する化学反応論的解析(題2報:燃料混合気の組成がPAH精製のベル型温度依存性に及ぼす影響"自動車技術会論文集. 32・1. 37-42 (2001)
• [文献書誌] Kitamura, T., Ito, T., Senda, J., Fujimoto, H.: "Effect of Oxygenated Fuels on Soot Formation Using a Detailed Chemical Kinetic Method"JSAE Review. 22・1. 111-116 (2001)
• [文献書誌] 田中智之, Yoem, J.-K, 高橋智弘, 千田二郎, 藤本元: "Exciplex蛍光法を用いた非定常蒸発ディーゼル噴霧の測定とその応用解析"可視化情報学会論文集. 21・6. 101-106 (2001)
• [文献書誌] 千田二郎, 田中智之, Yoem, J.-K., 芦田耕一, 藤本元: "多成分燃料噴霧の蒸発過程の解析モデルの提案"日本機械学会論文集(B). 67・660. 2135-2140 (2001)
• [文献書誌] Kawano, D., Senda, J., Shimads, A., Fujimoto, H.: "Fuel Design Concept for Low Emission in Engine Systems (3rd Report: Analysis of Spray Characteristics of Mixed Fuels"Technical Paper of Society of Automotive Engineers. 2202-01-0220. 1-12 (2002)
• [文献書誌] Kawai, T., Sora, M., Kiriyama, H., Yoshida, N., Senda, J., Fujimoto, H.: "Fundamental Study of Single Droplet and Droplets Array Combustion with Pre-mixed Gas"Technical Paper of Society of Automotive Engineers. 2202-01-0648. 1-12 (2002)
• [文献書誌] Yeom, J.-K., Tanaka, T., Senda, J., Fujimoto, H.: "The structure Analysis of Evaporative Diesel Spray"Technical Paper of Society of Automotive Engineers. 2002-01-0498. 1-12 (2002)
• [文献書誌] Senda, J., Choi, D., Asai, G., Fujimoto, H.: "Experimental Analysis on Soot Formation Process in Diesel Combustion Chamber by Use of Optical Diagnostics"Technical Paper of Society of Automotive Engineers. 2002-01-0893. 1-12 (2002)