| Project/Area Number |
23K26315
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| Project/Area Number (Other) |
23H01621 (2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 24020:Marine engineering-related
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| Research Institution | Tokyo University of Marine Science and Technology |
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Principal Investigator |
波津久 達也 東京海洋大学, 学術研究院, 教授 (60334554)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井原 智則 東京海洋大学, 学術研究院, 准教授 (70767350)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000)
Fiscal Year 2025: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2023: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
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| Keywords | フローアシュアランス / 海洋資源 / 付着物 / モニタリング / 混相流 |
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| Outline of Research at the Start |
海底油・ガス田、メタンハイドレートなどの海洋資源を輸送するフローラインの保全対策（フローアシュアランス）では、生産物の安定的、経済的な輸送を阻害する配管内固形付着物の蓄積状態の把握が最重要課題となっている。しかしながら、現在、長距離フローラインの状態をリアルタイムでモニタリングできる技術はない。本研究の究極の目標は、申請者らが提案する熱流計測式配管内モニタリング手法を海洋資源フローラインセンシング技術として社会実装することで、フローアシュアランスの技術革新を創出することにある。
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| Outline of Annual Research Achievements |
海洋資源を輸送するフローラインの保全対策（フローアシュアランス）では、生産物の安定的、経済的な輸送を阻害する配管内固形付着物の蓄積状態の把握が最重要課題となっている。本研究では、研究代表者らが提案する熱流計測式配管内モニタリング手法の高度化、多機能化を図り、同手法を海洋資源フローラインセンシング技術として社会実装することで、フローアシュアランスの技術革新を創出することを究極の目標とし、その実現に向けた基盤研究として、1) 配管外表面の温度と熱流束の時間・空間データに基づいて配管内固形付着物パラメータを推定するアルゴリズムの構築と、2) 同アルゴリズムを導入した新しいモニタリング手法を用いて、固形付着物の成長特性等を把握できるセンシング技術の確立を研究目的として設定している。
令和５年度は、熱流計測式配管内モニタリング手法に関するこれまでの知見を基盤として、実際の海洋資源フローラインを対象とした同手法の適用性評価と技術課題の抽出をシミュレーションベースで行うとともに、性能評価のための試験装置とセンサの準備を行った。具体的な実施項目は以下のとおりである。
（１）付着物モニタリングの課題整理
サブシー環境の配管仕様、付着物の熱伝導率、管内流体条件（物性、温度、流量）、配管周囲の海水条件（温度、流速）に対する熱流計測式配管内モニタリング手法の不確かさ解析から技術課題を整理するとともに、主要な誤差因子に対して適切な温度・熱流束センサの仕様と設置条件を評価した。
（２）試験装置とセンサの準備
試験流路は炭素鋼管とし、内面ライニング層の有無によって付着物の形成有無を模擬した。試験流路周囲に断熱材を設置し、供試流体の熱水の温度・流量、断熱材の厚さを変更可能な装置構成とした。センサについては、温度と熱流束を同時に計測可能な市販の熱流束センサを選定した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当該年度の実施目標（付着物モニタリングの課題整理、試験装置とセンサの準備）を年度内にほぼ達成できたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和５年度の実績を踏まえ、令和６年度は主として以下の項目を実施する。
（１）試験装置の改良
供試流体に水と空気を用い、各相の流量を変えることで各種二相流動様式を形成する。試験流路周囲に設置する断熱材と海水を模擬した冷却水ジャケットの仕様を変更し、また、二相流の温度・流量、冷却水の温度・流量、断熱材の厚さを変更することで、実機相当の伝熱環境を模擬する。センサには温度と熱流束を同時計測可能な熱流束センサを使用する。予備実験により、同センサの計測精度、接触熱抵抗等を定量的に評価する。
（２）配管内固形付着物厚さ推定手法の開発と性能評価
熱伝導解析を核として配管内固形付着物厚さや配管内流動状態を推定する手法を開発する。また、上記の試験装置を用いてサブシー環境の流路状態を極力模擬した試験を実施し、センサ設置方法に対する本手法の推定確度の評価と改良を行う。
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