高速温度計測とInfi-TOFの複合分析による金属液滴連鎖分裂の凝縮相反応流解析

使用高速温度测量和 Infi-TOF 组合分析的金属液滴链分裂的凝聚相反应流分析

• 批准号: 22K18771
• 负责人: 井上 智博
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18771/
• 关键词: 金属液滴; 温度計測; 質量分析; 発生ガス計測; 凝縮相; 連鎖分裂; 液体金属; 液滴; ToF; 凝縮相反応

近年，高温の液滴が自発的に10回も分裂を繰り返す『連鎖分裂』が発見・報告され，新たな熱流体現象として注目されている．しかし，現状では，連鎖分裂を駆動する，液滴内部で発生するガス種が不明なことから，なぜ連鎖分裂が発生するのか？という根本的な疑問すら未解明である．エネルギー変換効率に優れる連鎖分裂の工学的応用に向けて，本研究は，液滴温度と発生ガス種を同時計測可能な手法を開発するとともに，実現象に適用することで，連鎖分裂機構を解明することが目的である．初年度は，グラインダーおよび手持ち花火から発生した，炭素鋼とチタンの金属液滴を対象に，輝度比(R/G)と温度の関係を校正した二色温度計測を実施した．融点が比較的低い炭素鋼について，液滴温度を非定常的に計測できることを確認した．その結果，液滴が分裂した直後に温度低下することが明らかになった．他方，融点が高いチタン液滴については，温度校正範囲の上限温度を上回り，定量的な温度計測が困難であった．並行して，マルチターン質量分析を用いたその場のガス種計測を試みた．これらの結果から，二色温度とガス種の新たな複合分析の実現可能性を示すことに成功した．同時に，凝縮相反応に起因する発生ガス種を特定するためには，同複合分析の効率化と，実験結果の分析についてさらなる改良の余地があり，次年度の課題を明確化した．本年度の研究成果を，査読付き論文および学会発表を通じて公表した．

近年来，高温液滴自发分裂10次的链式裂变被发现并报道，作为一种新的热流体现象而受到关注。然而，目前驱动链式裂变的液滴内部产生的气体种类尚不清楚，那么为什么会发生链式裂变呢？即使这个基本问题仍然没有答案。针对具有优异能量转换效率的链式裂变的工程应用，本研究旨在开发一种能够同时测量液滴温度和生成气体种类的方法，并将其应用于实际现象来阐明链式裂变机理。到第一年，我们进行了双色温度测量，校准了研磨机和手持烟花产生的碳钢和钛金属液滴的亮度比（R/G）和温度之间的关系。我们证实，对于熔点相对较低的碳钢，可以不稳定地测量液滴温度。结果显示，液滴破裂后温度立即下降。另一方面，对于高熔点的钛滴，温度超出了温度校准范围的上限，导致定量温度测量变得困难。与此同时，我们尝试使用多转质谱法原位测量气体种类。根据这些结果，我们成功证明了双色温和气体种类的新组合分析的可行性。同时，为了识别凝相反应产生的气体种类，在组合分析的效率和实验结果的分析上还有进一步提高的空间，我们明确了明年的任务。今年的研究成果通过同行评审的论文和会议演讲的形式发表。

项目成果

乱流気流に駆動された壁面上液膜の不安定と液滴飛散

湍流气流驱动下壁液膜不稳定性及液滴散射

• 发表时间: 2022
• 作者: Xu Bin;Hu Shiqian;Hung Shih-Wei;Shao Cheng;Chandra Harsh;Chen Fu-Rong;Kodama Takashi;Shiomi Junichiro;Atsuki Komiya;鎌田祥彰，王振英，井上智博，妹尾茂樹
• 通讯作者: 鎌田祥彰，王振英，井上智博，妹尾茂樹

ガスアトマイズによる溶融金属微粒化の高速度可視化

通过气体雾化实现熔融金属雾化的高速可视化

• 发表时间: 2022
• 作者: K. Tatsumi;K. Mabuchi;R. Kuriyama;K. Nakabe;谷弘詞，泉谷裕毅，池本真規，川田将平，呂仁国，小金沢新治，多川則男;内田奈緒，王振英，井上智博，高下拓也
• 通讯作者: 内田奈緒，王振英，井上智博，高下拓也

Unsteady Stream-Tube Model for Pulse Performance of Bipropellant Thrusters

双组元推进剂推进器脉冲性能的非定常流管模型

• DOI: 10.2514/1.b38793
• 发表时间: 2023
• 期刊: Journal of Propulsion and Power
• 影响因子: 1.9
• 作者: Oishi Yuki;Tauchi Soma;Inoue Chihiro
• 通讯作者: Inoue Chihiro

高速水噴霧による溶融金属の分裂と固化プロセス

高速水喷射熔融金属的分裂和凝固过程

• 发表时间: 2022
• 作者: 疋田 航，井上 智博，中世古 誠

高速度撮影と熱重量測定に基づく線香花火の火花生成機構解析

基于高速摄影和热重分析的烟花火花产生机理

• 发表时间: 2022
• 作者: 田島 千穂;渡辺 結起乃;伊里 友一朗;井上 智博,三宅 淳巳
• 通讯作者: 井上 智博,三宅 淳巳