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

2003 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: 非定常噴霧火炎 / 素反応 / 化学種濃度 / 熱分解 / 多環芳香族

研究概要

非定常噴霧火炎の特徴はすすの発生であるが,その発生機構を科学反応論的に取扱うことは重要である.
本年度は,この取扱いを次の手法によって行った.
1.非定常噴霧燃焼による火炎の情況は従来のモデルを用いる.
2.従来提案されている多環芳香族(PAH)の成長モデルを用い四環までのPAHを計算する.
3.素反応計算にはCHEMKIN-IIIを使用する.
4.化学種濃度プロフィール計算ではSENKINを用いる.
5.温度プロフィールはバーナーによる定常火炎の実験結果を与える.
6.初期温度は900[K],初期圧力は8.3[MPa],当量比は4.0とし,雰囲気が空気の場合の定圧燃焼とする.
7.圧縮着火機関の参照燃料はセタン値56のn-ヘプタンとし,含酸素燃料の場合と比較する.
以上の手法により,次の主な結果が得られた.
(a)n-ヘプタンの消費過程,低級不飽和炭化水素への熱分解過程,芳香族系炭化水素への成長反応過程,主要反応生成物の生成・消費過程の時系列計算が可能である.
(b)含酸素燃料とn-ヘプタンでは,後者は前者に比べて低級不飽和炭化水素が50[%]以上減少する.
(c)これに伴ってPAHの減少が著しい.
(d)含酸素燃料はその分子構造によってPAHの生成量が異なる.

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(第3報)"自動車技術会論文集. 34巻,1号. 33-38 (2003)
• [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(第4報)"自動車技術会論文集. 34巻,1号. 39-45 (2003)
• [文献書誌] Ito, T., Kitamura, T., Senda, J., Fujimoto, H., et al.: "Effects of Flame Lift-off and Flame Temperature on Soot Formation in Oxygenated Fuel Sprays"SAE Technical Paper. 2003-01-0073. 1-12 (2003)
• [文献書誌] Kitamura, T., Ito, T., Senda, J., Fujimoto, H., et al.: "Soot Kinetic Modeling and Empirical Validation on Smokeless Diesel Combustion with Oxygenated Fuels"SAE Technical Paper = JSAE Technical Paper. 2003-01-1789 20030082. 1-12 (2003)
• [文献書誌] Kawano, D., Senda, J., Fujimoto, H., et al.: "Numerical Simulation on Multicomponent Fuel Spray"SAE Technical Paper = JSAE Technical Paper. 2003-01-1838 20030093. 1-13 (2003)
• [文献書誌] 川野, 島田, 畦地, 千田, 藤本: "低エミッション・燃焼制御のための燃料設計コンセプト(第3報)"自動車技術会論文集. 34巻,4号. 107-112 (2003)