| 研究概要 |
高圧下における燃焼速度計測に先立ち,広範な圧力,当量比,水蒸気希釈率条件下において一次元CH_4/O_2/H_2O予混合火炎の数値計算を行い,燃料濃度,水蒸気希釈が層流燃焼速度の圧力依存性に対して及ぼす影響について調査した.その結果,高当量比,高水蒸気濃度条件下においては,層流燃焼速度が高圧下で増大するといった傾向を有していることがわかった.このような特殊な圧力依存性のメカニズムを解明するため感度解析および反応経路解析を行ったところ,高当量比,高水蒸気濃度条件下では,高圧下において燃料であるメタンの酸化経路が反応の遅いC2経路から反応の速いC1経路へとシフトすることが原因となっていることがわかった.次に,実際に層流燃焼速度を計測し数値計算結果と比較を行うことで数値計算結果において見られたCH_4/O_2/H_2O予混合火炎の特殊な圧力依存性の検証を行うことを目的とし,層流燃焼速度の計測に向けた実験装置の改良を試みた.本研究では比較的多量の水蒸気を安定して供給することが重要であることから,新たに二流体噴霧ノズルを利用した水蒸気発生装置を作成し燃焼実験を行った結果,極めて安定した火炎を形成させることに成功した.さらに,層流燃焼速度測定法にも改良を加え,高当量比条件下で強くなるC2の発光と混合気中に混入したSiO_2粒子からのMie散乱光を同時に撮影することで瞬時の火炎面位置および火炎中の速度場を同時に計測し,層流燃焼速度を決定する手法を開発した.本測定法を利用し,高圧下においてCH_4/O_2/H_2O予混合火炎の層流燃焼速度の測定を行った.
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