混合室の直径が両相噴射器の性能に著しい影響を与えることに注目した。本研究では、乱流射流理論を組み合わせ、混合射流の流量が噴射器の目標総流量に達した時、射流の外径が最適な混合室の直径であることを提案する。この方法に基づいて、ある型のCO2噴射器の混合室直径を最適化し、噴射比0.5の場合の最適な直径は2.4 mmであることを示す。混合室直径がCO2噴射器の性能に与える影響を数値シミュレーションで研究する。その結果、同じ条件下で混合室の最適な直径は2.2 mmであることが示された。混合室直径が2.4 mmの場合、噴射器の圧力上昇は0.9 MPaであり、最適化前より57.9%高いことが示された。射流理論を踏まえて、無次元の最適混合室直径の関連式を示す。噴射比が0.4〜0.8の場合、無次元の最適な直径は1.7〜2.1である。この関連式の予測結果はCFDシミュレーションの結果と-6%〜10%の誤差があるが、工学的な最適な混合室の直径を予測するために使用することができる。

噴射器;混合室;二相流;射流;最適化