高密度光による火炎の制御と光スペクトル計測による光と火炎の干渉機構の解明

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14205032
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 香月 正司 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20029292)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 足立 正之 堀場製作所, エンジン計測開発部, 部長 ; 芝原 正彦 大阪大学, 大学院・工学研究科, 講師 (40294045) ; 赤松 史光 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (10231812)
• Keywords: 高密度光 / 火炎制御 / 高分解能計測 / 時系列計測 / 火炎帯構造 / 発光スペクトル / レーザ着火 / 消炎

Research Abstract

本研究では,燃焼反応領域をできるかぎり微細に計測可能な測定装置を開発し,その燃焼反応領域の微細構造を明らかにすることを試みる.その際に,微小領域からの発光や散乱光を,上記測定装置を用いて集光して高速度時系列で分光計測することにより,燃焼反応領域やより一般的な化学反応領域中の微小領域での化学反応状態を明らかにする.また,局所的な高エネルギ領域(熱スポット)を形成し,この熱スポットを利用して,通常では熱損失によって消炎するほどの微小な火炎においても燃焼反応が持続する状態を作り出す,また,さらにエネルギー密度を上げて着火の制御を行う.また逆に,高出力パルスレーザを集光して局所的に衝撃波を発生させて消炎の制御を行う.最終的には,高エネルギ密度の熱スポットを用いて燃焼反応を制御する方法を確立し,その際の光と火炎の干渉メカニズムを詳細に解明することを目的とする.
上記の目的のため,本年度は以下の内容を行った.
局所火炎発光スペクトルの高速時系列計測と解析手法の確立
火炎伝ぱに必要となる熱スポットのエネルギ密度と周囲との熱バランス現象の観察
プラズマの亜音速膨張過程での周囲化学種との熱平衡現象の観察
プラズマ形成から着火までの時間遅れ計測
着火最小エネルギと局所熱損失の時間相関計測
着火最小エネルギと分光スペクトルの相関計測
壁面近傍でのナノスケールでの反応およびエネルギ伝達過程の分子スケール解析
微小領域での分子拡散およびエネルギ緩和過程の分子動力学解析
高エネルギ光による界面の相変化過程の微視的解析
高エネルギ密度レーザ光照射下のエネルギ緩和過程のスペクトル計測
局所火炎発光スペクトルの高速時系列計測と解析手法の確立
反応場と温度場の制御因子に関する考察
局所プラズマ内の分光スペクトル計測
レーザブレークダウン分光スペクトルの時間分解計測

Research Products

• [Publications] 斉藤寛泰, 赤松史光, 香月正司: "高速度画像撮影および局所火炎自発光の同時計測によるよどみ流中予混合噴霧火炎構造の検討"日本機械学会論文集B編. 69・684. 1943-1950 (2003)
• [Publications] 梁 泳準, 赤松史光, 香月正司: "高速度画像撮影および局所火炎自発光の同時計測によるよどみ流中予混合噴霧火炎構造の検討"日本機械学会論文集B編. 70・690. 530-537 (2004)
• [Publications] 芝原正彦, 香月正司, 旗生篤宏, 東 泰弘: "酸素分子の銀表面衝突過程における反応確率と表面エネルギ伝達に関する研究(第2報,表面付着分子種と表面温度の影響)"日本機械学会論文集B編. 69・687. 2510-2516 (2003)
• [Publications] 芝原正彦, 功刀資彰, 香月正司: "ナノスケールの構造物が界面エネルギ伝達へ与える影響(分子動力学解析)"日本機械学会論文集B編. (掲載予定). (2004)