Clarification of Thermal and Chemical Interactions in the Co-combustion of Solid Particles and Energy Carrier Gases

• Project/Area Number: 25K01165
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 19020:Thermal engineering-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 橋本 望 北海道大学, 工学研究院, 教授 (70392751)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 金野 佑亮 北海道大学, 工学研究院, 助教 (10907728) ; 武藤 昌也 名城大学, 理工学部, 准教授 (30466445)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2029-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000); Fiscal Year 2028: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2027: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2026: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2025: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000)
• Keywords: 固体燃焼 / 火炎伝播 / エネルギーキャリア / 混相流 / 数値シミュレーション

Outline of Research at the Start

CO2排出量の大幅な削減を目的として，固体燃料を取り扱う産業機器へのエネルギーキャリアガス導入が検討されているが，エネルギーキャリアガスの導入に伴う火炎伝播特性の変化に対するメカニズムは未だ未解明である．本研究では，独自に開発した乱流場における固体燃料粒子の火炎伝播を観察できる実験装置に拡大撮影光学系を導入して実験を行い，固体粒子とガス燃料の熱・化学的相互作用メカニズムを検証するとともに，現象を再現できる直接数値シミュレーション（DNS）を実施する．DNSによって得られる詳細なデータを活用し，数値シミュレーション用の定量的な火炎伝播速度の予測が可能な固体粒子とガス燃料の混焼モデルを構築する．