2021 Fiscal Year Research-status Report
急減圧時における舶用液体水素タンク内部の沸騰現象の解明
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20K14963
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
前川 一真 神戸大学, 海事科学研究科, 助教 (20760664)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 液体水素 / 減圧沸騰 / 数値解析 / 舶用液体水素タンク / 海上輸送 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、蓄圧状態で液体水素を海上輸送した際、真空断熱の破壊等により、タンク内圧が急激に昇圧し、安全弁・破裂板が作動した場合の、舶用液体水素タ
ンク急減圧時におけるタンク内部の沸騰現象（気液相転移現象）について解明する。本年度では、主に以下の研究成果を得た。
1.液体水素による急減圧実験：本研究では、令和2年度に構築した液体水素タンク急減圧システムを用いて、液体水素の減圧時における初期条件(液体状態、初期充填率、減圧速度)を変化させ、初期条件の違いによる沸騰挙動を実験的に調べた。急減圧実験により、液体状態、初期充填率、減圧速度が液体水素の蒸発特性に与える影響を明らかにした。
2.数値解析ソフトを用いた急減圧時における液体水素タンク内部熱流体解析：本年度は、令和2年度に引き続き、STAR-CCM+を用いて、蒸発モデルの構築を行った。本年度では、令和2年度から構築を試みているSchrageの式による蒸発モデルの最適化を行った。液体水素実験で得られた液体水素タンク内の温度・圧力、蒸発ガス量をもとに、実験値の再現を試みた。Schrageの式中のアコモデーション係数をパラメータとして、最適な蒸発モデルの構築を試みた。
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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
当初の計画通り、液体水素の急減圧実験に成功し、液体水素の減圧時における初期条件(液体状態、初期充填率、減圧速度)が沸騰現象に与える影響を実験的に明らかにすることができた。また、数値解析においても、液体水素の実験データ取得により、詳細な解析値との比較を行うことが可能になったため、最適な蒸発モデルの構築が可能になった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の推進方策として、引き続き、急減圧実験を行うとともに、急減圧時の沸騰前に発生するミストとその後の沸騰挙動を実験的に明らかにする。さらに、数値解析ソフトウェアSTAR-CCM+を用いて、最適な蒸発モデルの構築と、急減圧実験における液体水素タンク内部の温度・圧力、蒸発ガス量等の解析を行う。
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| Causes of Carryover |
本年度は、液体水素を一度に多く購入することができた事により、当初予定していた実験を1回の液体水素供給で行うことができた。その為、次年度使用額が生じることになった。また、学会発表がオンライン発表であったため、旅費分次年度使用額が生じることになった。令和3年度に生じた次年度使用額は、液体水素および実験で使用する消耗品の購入費として使用する。
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