混合室の直径は二相噴射器の性能に大きな影響を与える。乱流噴流理論を組み合わせ、本稿では二相噴射器の混合室直径に関する噴流解析設計法を提案する。混合噴流の流量が噴射器の目標総流量に達するとき、噴流の外端径が最適混合室直径となる。本手法により、ある型式のCO2噴射器の混合室直径を最適化し、引き射比0.5の場合の最適直径は2.4 mmであった。数値シミュレーションを用いて混合室直径がCO2噴射器性能に与える影響を検討した。結果は同条件下で混合室の最適直径が2.2 mmであることを示す。混合室直径が2.4 mmのとき、噴射器の圧力上昇は0.9 MPaで、最適化前と比較して57.9%向上した。噴流理論を用いて無次元最適混合室直径の相関式を求めた。引き射比が0.4~0.8の場合、無次元最適直径は1.7~2.1である。相関式の予測結果はCFDシミュレーション結果と-6%~10%の差があり、工学的に最適混合室直径の予測に利用できる。

噴射器;混合室;二相流;噴流;最適化