| Project/Area Number |
20H00224
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 19:Fluid engineering, thermal engineering, and related fields
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
志村 祐康 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (30581673)
源 勇気 東京工業大学, 工学院, 助教 (70769687)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥45,370,000 (Direct Cost: ¥34,900,000、Indirect Cost: ¥10,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2022: ¥9,490,000 (Direct Cost: ¥7,300,000、Indirect Cost: ¥2,190,000)
Fiscal Year 2021: ¥10,270,000 (Direct Cost: ¥7,900,000、Indirect Cost: ¥2,370,000)
Fiscal Year 2020: ¥19,370,000 (Direct Cost: ¥14,900,000、Indirect Cost: ¥4,470,000)
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| Keywords | 乱流燃焼 / レーザ計測 / 直接数値計算 / AI支援モデリング / データサイエンス |
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| Outline of Research at the Start |
地球・都市環境問題を解決するために，各種燃焼器には更なる高効率化と低環境負荷化が求められている．短期間・低コストで高効率・低環境負荷燃焼器を開発するには，数値解析の積極的な利用が期待されているが，その予測精度は採用された乱流燃焼モデルに大きく依存するため，より高精度な乱流燃焼モデルの開発が必要である．本研究では，乱流燃焼のLarge Eddy Simulationのための物理数学モデルとして乱流燃焼モデルと火炎・壁面干渉熱伝達モデルを構築し，それらのモデルパラメータ同定において大規模DNS及び先端レーザ計測データを基盤とする深層学習等のAI技術を導入することで高精度AI支援モデルを構築する．
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, a turbulent combustion model and a flame-wall interaction heat transfer model was constructed as physical and mathematical models for Large Eddy Simulation (LES) of turbulent combustion, which is important for the design and development of highly efficient automobile engines and gas turbine combustors. For these models, AI technologies such as deep learning based on large-scale direct numerical simulations and cutting-edge laser measurement data were introduced. For the turbulent combustion model, an AI-assisted model that predicts the local Kolmogorov scale, etc. was introduced into the FDSGS combustion model that has been proposed by the principal investigator. For the flame-wall interaction heat transfer model, an AI-assisted model was developed that can predict the wall heat flux in the flame-wall interaction. Furthermore, turbulent combustion LES implemented with an AI model was also realized.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
カーボンニュートラル実現には水素やアンモニア等の代替燃料やバイオ燃料の導入が必要であるが，それらの導入はエネルギーコストの増大を引き起こすと考えられる．エネルギーコストの低減には各種燃焼器の更なる高効率化が必要不可欠である．本研究では，高効率な自動車用エンジンやガスタービン燃焼器の設計・開発に必要不可欠な高精度な乱流燃焼モデルと火炎・壁面干渉熱伝達モデルの構築に焦点をあてた．本研究により開発されたAI支援型高精度モデルは今後高効率・低環境負荷燃焼器の開発に応用され，カーボンニュートラル実現に貢献することが期待される．
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