Numerical analysis of aircraft engine improvement using a newly-developed atomization and transcritical vaporization model
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20H02351
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
Shinjo Junji 島根大学, 学術研究院理工学系, 教授 (10358476)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
梅村 章 公益財団法人名古屋産業科学研究所, 研究部, 上席研究員 (60134152)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
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| Keywords | 航空エンジン / 微粒化モデル / スワーラ流れ / 遷臨界 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、これまでの我々の研究で構築した液体燃料の乱流微粒化（噴霧化）モデルを用い、環境性能の向上が大幅に要求される航空エンジンの燃焼や排出物の性能を予測するためのシミュレーションツールを構築し、さらに現象の物理的機構の解明を行う。使用するモデルは、世界で初めて閉じたモデル化を実現したことで高精度であり、これまでの研究では不足している高圧化への拡張を組み込むことで航空エンジンの幅広い作動条件に対応した解析を実現する。
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| Outline of Final Research Achievements |
The objective of this study is to establish an accurate numerical simulation model to predict the spray characteristics in aero-engines. Our proposed turbulent atomization model has been evaluated and used to elucidate the mechanism of atomization in a swirled flow. The results indicate that the swirled shear can be accurately captured and included, with good agreement in the droplet size distribution and the liquid sheet shape in comparison with experimental results. This indicates that the turbulent atomization model is well structured and the prediction of aero-engine flows can be possible using the present model.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
学術的には、強乱流下における旋回流れ内の微粒化が、局所のせん断に起因するRayleigh-Taylor不安定性による微粒化機構によって決定されていることが分かったこと、提案した乱流微粒化モデルがそれを正しく捉えることができることが分かったことである。これにより、流れ場の形態によってモデルのパラメータなどを変更するなどの操作が必要ではないことが分かった。
社会的には、航空機のエンジンから排出される二酸化炭素や窒素酸化物などは気候変動等の原因となり、持続可能な社会を維持するには燃費効率を向上するとともに排出物の抑制を図らなければならないという要請があり、これに資するものである。
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Report
(4 results)
Research Products
(6 results)
