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噴霧・燃焼工学研究室

教員

  • 千田 二郎 (教授) Jiro SENDA
    Researcher Database

    研究分野: 高効率・低公害燃焼法の解析的研究 研究室: KK-301
    TEL: 0774-65-6405 FAX: 0774-65-6405
    研究室のHP: http://comb.doshisha.ac.jp/
    E-mail: jsenda
  • 松村 恵理子 (准教授) Eriko MATSUMURA
    Researcher Database

    研究分野: 高効率・低公害化のためのエンジン内噴霧燃焼過程の基礎的研究 研究室: YM-326
    TEL: 0774-65-6466 FAX: 0774-65-6466
    研究室のHP: http://comb.doshisha.ac.jp/
    E-mail: ematsumu
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研究内容

当研究室は、非定常の反応性流体を含む熱流体現象を研究対象としている。具体的には噴霧の微粒化や蒸発(相変化)、拡散・混合、燃焼および化学反応、流体中の乱れ、渦形成による混合過程、非定常液体圧力変動場で生じるキャビテーション現象とその発生を支配する核生成などである。これらの非定常現象を光学的に in-Situ & Real time 計測し、それらをベースに物理過程に重点を置いたモデリング研究を行っている。また、今後非定常工学計測とキャビテーション流動を基礎とした血流解析等の生体医療工学や宇宙関連研究としての微小重力場での非ガソリン機関の燃焼過程の基礎的な解析を行っている。この過程は千分の十数秒の間に起こる非定常現象であり、しかもピストンの動きにより燃焼室内の圧力・温度、容積が時々刻々変化し、かつ流動を伴う不均一場で行われ、物理的化学的過程が同時に進行する。この状況を模式化すると図 1 のようになる。さらにこの現象の数値シミュレーションを行うには図 2 のような方法がある。

 

 

可視化の手法としては、Nd-YAG レーザ、アルゴンイオンレーザ、ヘリウム-ネオンレーザ、ルビーレーザ等を光源とし、高速度直接およびシュリーレン撮影、高速度ビデオ撮影、瞬間撮影さらに発光や LIF 撮影を用いる。

工学計測の手法としては、次のようなものがある。

  • レーザドップラ法:場の流速、乱れの計測
  • パーティクル・イメージ・ヴェロシメトリ法:場の流れ模様、噴流・噴霧内流動の画像計測
  • レーザ光減衰法:非蒸発噴霧内液滴密度分布の計測
  • エキサイプレックス法:Nd-YAG レーザ、ダイレーザ系による蒸発噴霧内の液相・気相分布の計測
  • 発光法、吸収法、レーザ誘起蛍光法:火炎中の [OH] 等の化学種分布の計測
  • 画像二色法:火炎中の温度と相対すす濃度の分布の同時計測

これらの手法から得られた結果を用いて現象を記述するモデルの作成すなわちモデリングを行い、既存の米国 Los Alamos 研究所で開発された KIVA コードを行い、現象の数値シミュレーションを行う。具体的な実験の場、実験方法、計測法および得られる結果は 図3 図4 の通りである。

 

2015年度研究テーマ

Ⅰ.光応用計測
  1.新規光学系による非定常噴霧の内部不均一構造の測定手法確立
 
Ⅱ.燃料研究
  2.バイオマスガスエンジンにおける後処理技術の開発
  3.次世代対応型バイオ燃料の基礎的研究
 
Ⅲ.噴霧研究
  4.燃料噴射ノズルのノズル内キャビテーション現象の基礎的研究
  5.燃料噴霧の微粒化効率に関する体系的研究
  6.非定常燃料噴霧の噴霧特性に関する体系的研究
  7.燃料噴霧の壁面衝突挙動の解明とモデリング(直噴ガソリンエンジン)
  8.ディーゼル機関におけるPM再生とNOx還元のための排気添加弁噴霧挙動解析(軽油,尿素水)
  9.火花点火機関における噴霧・混合率空間制御法の開発
 10.マイクロバルブ利用による微粒化促進に関する研究
 
Ⅳ.燃焼研究
 11.多段噴射による時空間燃焼制御による高効率・低エミッション燃焼法の考察(HCCI燃焼)
 12.燃料設計コンセプトによる高効率・低エミッション燃焼法の開発
 13.後期燃焼活性化のための熱発生率制御手法の究明
 14.火花点火機関における低熱損失燃焼実現のための噴霧形成に関する研究
 15.単気筒ディーゼルエンジンのMBCによる燃焼挙動解明研究
 16.超高圧噴射適応ディーゼル燃焼の最適化研究
 17.低カロリーガス燃料における燃焼特性の解明
 
Ⅴ.数値解析・モデリング
 18.LESによる噴霧構造および燃焼過程の数値解析
 19.実機関適用にむけた噴霧・燃焼数値解析研究
 20.燃料噴射ノズルのノズル内キャビテーション現象の数値解析
 
Ⅵ.サスティナブル・エネルギ・デザイン
 21.環境共生型街区のエネルギーデザイン提案研究
 22.ソーラー発電-SOFC系水素コンバインドシステムの最適化研究
 23.都市系廃棄物・バイオマス完全エネルギー転換システムLCA解析研究