光ファイバー温度計による燃焼場の乱れ計測

使用光纤温度计测量燃烧场湍流

• 批准号: 07750238
• 负责人: 駱 貴峰
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Nagasaki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750238/
• 关键词: ディーゼルエンジン; 定常拡散乱流バーナー; 光ファイバー温度計; レーザー2焦点流速計; 火炎温度変動; 2領域モデル; パワースペクトル; パイロット噴射

(1)定常拡散燃焼場での燃焼実験定常拡散燃焼場における燃焼の温度場を光ファイバー温度計OFT(Optical Fiber Thermometer)システムで計測し,また,レーザー2焦点流速計を用いて,定常拡散燃焼場の空気の流れ場を同時に計測した。結果として、燃焼変動および流れ場の乱れには相関性があることが示された。(2)ディーゼルエンジンによる実験直接噴射式過給ディーゼルエンジン燃焼室内での燃焼火炎温度場,すすの生成およびすすの酸化過程を調べるために,OFT計測システムを用いて、燃焼室内の温度場および火炎温度変動を計測した。火炎温度に対してフーリエ解析を行うことによって単一サイクルの燃焼期間における温度場の変動の時間変化および多サイクルに亘る乱れのサイクル変動等の燃焼の詳細な変化を明らかにした。理論的には2領域モデルを用いて未燃焼域から燃焼域への空気導入率、換言すれば燃焼域の空気過剰率を計算した。また、燃焼室中の温度変動、圧力変動および燃焼域の空気過剰率には相関性があることが示された。さらに、拡散燃焼期における火炎温度変動のパワースペクトルの解析結果によればこのパワースペクトルが乱流理論におけるコルモゴロフの-5/3スペクトルと一致していることを示した。火炎温度変動と燃焼場の乱れの相関性によれば、燃焼場の乱れがほぼ等方性を有すると推定された。また、ディーゼルエンジンにドッジプランジャ式パイロットインゼクタを適用し、主噴射に近接したパイロット噴射が燃焼および排気物質に及ぼす影響を実験的に調べた。結果として、少量のパイロット噴射によって、着火遅れが短縮され、また燃費およびNOx・燃費背反の関係が改善されたが、この原因が燃焼変動の解析結果から明らかにされた。

(1)稳态扩散燃烧场燃烧实验采用光纤温度计(OFT)系统测量稳态扩散燃烧场的燃烧温度场，同时测量空气流场。结果表明，燃烧波动与流场扰动之间存在相关性。 (2)柴油机实验为了研究直喷增压柴油机燃烧室内的燃烧火焰温度场、烟灰产生和烟灰氧化过程，我们采用OFT测量系统对温度波动进行了测量。通过对火焰温度进行傅立叶分析，明确了燃烧的详细变化，如单次燃烧期间温度场波动的时间变化以及多个循环内湍流的循环波动。理论上，采用两区模型来计算从未燃烧区到燃烧区的空气引入率，即燃烧区的空气过剩率。研究还表明，燃烧室的温度波动、压力波动和燃烧区的过量空气比之间存在相关性。此外，对扩散燃烧期间火焰温度脉动功率谱的分析结果表明，该功率谱与湍流理论中的柯尔莫哥洛夫-5/3谱一致。根据火焰温度波动与燃烧场湍流之间的相关性，估计燃烧场湍流几乎是各向同性的。此外，将道奇柱塞式引燃喷油器应用于柴油机，并通过实验研究了接近主喷射的引燃喷射对燃烧和废气排放的影响。结果，通过少量先导喷射缩短了点火延迟期，改善了燃油消耗以及NOx与燃油效率之间的关系，但其原因可以从燃烧波动的分析中阐明。