| 研究課題/領域番号 |
17K06197
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| 研究機関 | 山口大学 |
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研究代表者 |
瀬尾 健彦 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (00432526)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 熱工学 / 燃焼 / プラズマ利用 |
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| 研究実績の概要 |
噴霧液滴を利用したレーザー光による点火手法では燃料濃度の濃い液滴周りで点火の契機となるプラズマが生成されるために，筒内の空気比が高い場合でも確実に点火ができると考えられる．しかし，プラズマから火炎核生成に至るプロセスは明らかになっていない．そこで本研究では，燃料噴霧を対象としμs オーダーの高速な現象である火炎核生成に対して高度光学計測と数値解析を適用し，噴霧液滴近傍における火炎核形成メカニズムを明らかにすることで，噴霧中におけるレーザー点火機構の解明を行うことを目的としている．2017年度においては，液滴周りの燃料蒸気濃度がプラズマの生成によって形成される高温領域および初期火炎核の形成に及ぼす影響を理解するために，蒸発量を変更した燃料噴霧へレーザー着火を着火および着火失敗に至る過程の調査を行った．その結果，蒸発量によって形成される高温領域および初期火炎核の形状が異なることがわかり，着火の成否への影響が確認できた．しかし，噴霧液滴周りの燃料蒸気に関してはその濃度の定量化ができておらず，2018年度に行う予定であった．しかし，装置や計測機器などの不具合もあり予定より進行が遅れ未だ定量化には至っていない．これに関しては2019年度に行う予定である．
また数値解析に関しては，数値計算を行う環境は整えたが，まだコードの開発までには至っていない．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
燃料の蒸発量は噴霧流形成からテストセクションへの供給時間を変更することで変化させているが，この手法では定量性に欠ける．そこで，揮発させた燃料蒸気を用いて燃料液滴搬送気体の当量比を調整することで，噴霧液滴周辺の燃料蒸気濃度を変更することを予定していた．しかし，噴霧生成装置や点火装置（レーザー）などの不具合により当初の予定よりも開発がやや遅れている．2019年度前半に環境を確立し，当初の目的を達成することを目標としている．
数値計算においては，コード開発までには至っていないが，開発環境の整備を行った．
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| 今後の研究の推進方策 |
燃料液滴近傍の燃料濃度の定量性を確保するため，揮発させた燃料蒸気を用いて燃料液滴搬送気体の当量比を調整することで，噴霧液滴周辺の燃料蒸気濃度を変更する．また，アセトンLIFによる燃料蒸気の定量化を行う．
2018年度ではエタノールを燃料として用いていたが，2019年度では揮発性の低いn-デカンを用いての調査も行う．
数値解析では，2次元のプラズマ成長・緩和モデルを構築し液滴近傍の温度分布を取得し，点源爆発の理論より空間中にエネルギー（温度分布）が与えられた場合の場の速度や圧力，温度分布を得るコードを開発する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
燃料の蒸発量は噴霧流形成からテストセクションへの供給時間を変更することで変化させているが，この手法では定量性に欠ける．そこで，揮発させた燃料蒸気を用いて燃料液滴搬送気体の当量比を調整することで，噴霧液滴周辺の燃料蒸気濃度を変更することを予定していた．しかし，噴霧生成装置や点火装置（レーザー）などの不具合により当初の予定よりも開発がやや遅れている．2019年度前半に環境を確立し，当初の目的を達成することを目標としている．装置の設計製作の外注等により研究の推進を試みる．
数値解析では，2次元のプラズマ成長・緩和モデルを構築し液滴近傍の温度分布を取得し，点源爆発の理論より空間中にエネルギー（温度分布）が与えられた場合の場の速度や圧力，温度分布を得るコードを開発する．これには商用のソフトウェアの併用も検討している．
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