Investigation and modeling on material ignition and extinction limits in reduced gravity for space fire safety
| Project/Area Number |
23K13490
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
GUO FENG 北海道大学, 工学研究院, 特任助教 (40886206)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Discontinued (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2025: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | 火災安全 / 低重力 / 燃焼限界 / 数値モデル化 / 電気材料 |
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| Outline of Research at the Start |
Evaluation of material flammability in reduced gravity is important to improve the intrinsic fire safety of spacecraft and future human habitats on the Moon and Mars. The range of material flammability limits in reduced gravity can be extended compared to that in normal gravity. Therefore, we will build up 2D/3D numerical models of ignition and extinction tests for electrical materials (wires and battery electrolytes). By using experimental data for model validation, the ultimate limits of ignition and extinction in reduced gravity will be predicted under various influencing factors.
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| Outline of Annual Research Achievements |
2023年度の研究は順調に進んだ。地上実験と数値シミュレーションの両方が順調に進んだ、研究論文を発表することができた。
(1)消滅限界の研究：2022年度に実施した実験結果と予備的なシミュレーション試験に基づき、2023 年度に灯芯火炎の数値モデルを構築し、検証を行った。基準燃料であるエタノールについて、Wick-LOCと消炎挙動を数値的に再現した。エタノール火炎のWick-LOCは、先端火炎の伝播速度と局部の流速のバランスによって制御される、ある当量比におけるエタノール-O2-N2混合気の層流燃焼速度によって制御されることがわかった。この結果は、wick-LOCが液体燃料燃焼の速度論理的パラメーターを検証するためのベンチマーク試験法となることが期待される。この結果は、権威ある学術誌『Combustion and Flame』に掲載された。
(2)発火限界の研究：数値シミュレーションでは、微小重力実験結果と合わせて電線の過電流着火挙動を数値的に研究した。数値シミュレーションにより、自然発火と芯線補助発火の2つの興味深い発火モードが見出され、説明された。この2つの着火モードは、熱分解ガスの混合と局部熱平衡の競合によって制御されており、低電流下で電線が発火し、より大きな火災を引き起こすことができる理由を説明している。この結果は、つくばで開催された火災安全科学国際シンポジウムおよび高雄で開催されたASPACCで発表された。論文は『Fire Safety Journal』に掲載された。また、赤平落下塔では、閉鎖管内での微小重力発火に関するいくつかの試行実験が行われており、その結果は現在解析中で、科学雑誌に投稿される予定である。
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Report
(1 results)
Research Products
(15 results)
