非平衡プラズマが誘起する低温ラジカル生成・輸送と反応の相互作用による燃焼制御

Research Project

Project/Area Number	20J10195
Research Category	Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Allocation Type	Single-year Grants
Section	国内
Review Section	Basic Section 19020:Thermal engineering-related
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	汐除明京都大学, エネルギー科学研究科, 特別研究員(DC2)
Project Period (FY)	2020-04-24 – 2022-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help	¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000) Fiscal Year 2021: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000) Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywords	プラズマ支援燃焼 / 電界 / 燃焼速度 / 非平衡プラズマ / 燃焼制御 / 衝突流バーナ / 火炎伸長
Outline of Research at the Start	非平衡プラズマを用いた燃焼制御を行うためには，反応動力学的な低温ラジカルの生成を用いた効果と，イオン風などの物質輸送的な効果の相互影響を明らかにする必要がある．本研究では，実験と数値解析を用いて，低温ラジカルの輸送および生成の相互影響下での燃焼現象に与える影響とそのメカニズム解明を目的とする．電界あるいはプラズマ重畳による燃焼反応場への影響は，衝突流バーナ上に形成される平面の定在火炎における，火炎形状の変化とラジカルの分布で評価を行う．また，燃焼を制御することが実現可能な化学反応の影響を明らかにするために，反応動力学計算による反応経路の探索を行う．
Outline of Annual Research Achievements	当該年度において，電界を印加による火炎伝播に対する影響について実験及び数値計算をもちいたデータ取得と考察を行った．実験においては，電源装置の変更したことによって正負及び交流での電界を印加可能となった．また，放射温度計によるガラス温度の管理が可能となったことにで計測誤差が低下したことによって，異なる実験条件における傾向ををより正しく計測できるようになった．．PIV（粒子速度相関法）を用いた流動場の可視化により，ポテンシャル流れが形成されていることを確認した．また，分光計測を行い，マイナスからプラスに電界を変化させるほど水蒸気の発光強度が強くなることがわかった．数値計算については，オープンソースの反応動力学計算コードであるCanteraを改良して，電界の印加を考慮した1次元平面伝播火炎のシミュレーションを行った．電界の印加による火炎形状の変化について考察を行った．前年度にはCOVID19による学会の延期に伴い発表できなかった，NRPD（ナノ秒パルス繰り返し放電）による点火の0次元解析について学会にて発表し，現在論文誌に投稿中である．火炎伝播に対する電界の印加についても，国際学会にて発表を行い，数値計算と合わせた考察を持って論文誌に投稿する予定である．本年度も昨年に引き続きCOVID19による行動制限があったが，オンラインでの作業を活用することで期待どおりに研究が進行することができた．
Research Progress Status	令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和3年度が最終年度であるため、記入しない。