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2011 Fiscal Year Annual Research Report

バイオ燃料のデトネーションを含む燃焼機構に関する研究

Research Project

Project/Area Number 21360420
Research InstitutionAoyama Gakuin University

Principal Investigator

林 光一  青山学院大学, 理工学部, 教授 (60156437)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 坪井 伸幸  九州工業大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (40342620)
山田 英助  青山学院大学, 理工学部, 助教 (60453487)
Keywords推進 / エンジン / 燃焼 / バイオ燃料
Research Abstract

23年度には予定していた実験室の整備に手間取り,年度内に安全対策を完了することができず,まだデータが得られていない.今後,安全対策が終了次第,実験を行い,本研究の内容を完了したい.
この実験とは別に並行して行われてきた数値解析による研究は順調に進み,実験で得られていないデータを他の研究者のデータを使うことにより,バイオ燃料の燃焼特性を明らかにした.バイオ燃料の内,バイオエタノールについては,Nortonらによる化学反応モデルとLeplatらによるものが,比較的実験結果と良い一致をみることを確認した.また,これまで使っていた計算法による化学反応計算では,解が発散することがあると確認でき,計算法を変える必要があることを見つけた.次に,エタノール/空気による二次元のデトネーション解析を行い,デトネーションの速度が実験と良い一致を示していることを確認した.また,詳細モデルと1段階総括反応モデルによるデトネーションの構造の比較では,詳細モデルの方が,活性基を計算している分,デトネーション構造が詳細であることが判明した.応用例として,パルスデトネーションエンジンの計算を1段階エタノール/空気の反応機構を用いて行ったところ,比推力で比較すると,ジェット燃料(例えば,JP10など)と同じような比推力を得ることが分かった.これから,エタノールは反応時間などが長いが,将来の航空機燃料として有効であることが理解された.
最後に,もう一つのバイオ燃料であるヤシ油の研究では,ヤシ油の化学反応機構を開発するにあたり,複雑な化学種の複合体であるヤシ油の実質的に使用している形であるパームメチルエステルの代替燃料をほぼ確定することができ,直鎖型のメチルエステルが使用できるとした.このパームメチルエステルを今後どのような条件で燃料として用いるべきかなどがこれからの研究課題になる.

  • Research Products

    (45 results)

All 2012 2011

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (39 results)

  • [Journal Article] Generation and Dynamics of Sub Transverse Wave of Cylindrical Detonation2012

    • Author(s)
      Makoto Asahara, A.Koichi Hayashi, Eisuke Yamada, Nobuyuki Tsuboi
    • Journal Title

      Combustion, Science and Technology

      Volume: (印刷中)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Lewis number profiles in propagating flame and DDT process2012

    • Author(s)
      Edyta Dzieminska, A.Koichi Hayashi, Eisuke Yamada, Nobuyuki Tsuboi
    • Journal Title

      Science and Technology of Energetic Materials

      Volume: (印刷中)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fast Flame Propagation in Hydrogen-Oxygen Mixture2012

    • Author(s)
      E.Dzieminska, M.Fukuda, A.K.Hayashi, E.Yamada
    • Journal Title

      Combustion, Science and Technology

      Volume: (印刷中)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Two-Dimensional Analysis of Cylindrical Hydrogen/Oxygen Detonation Using AUSMDV Scheme2011

    • Author(s)
      Makoto Asahara, Nobuyuki Tsuboi, A. Koichi Hayashi, Eisuke Yamada
    • Journal Title

      Archivum Combustionis

      Volume: 31 Pages: 177-186

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Transition to Detonation after a 'Volume Explosion'-Oppenheim Experiment Validation with a Numerical Calculation2011

    • Author(s)
      Edyta Dziemenska, Motoki Fukuda, A. Koichi Hayashi, Nobuyuki Tsuboi
    • Journal Title

      Archivum Combustionis

      Volume: 31 Pages: 187-195

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] AKO'sSome Scientific Thoughts and Related Work at AGU2011

    • Author(s)
      A.Koichi Hayashi
    • Journal Title

      Archivum Combustionis

      Volume: 31 Pages: 139-158

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 水素/空気デトネーションにおける反応モデルの影響の評価2012

    • Author(s)
      杉安孝幸, 森井雄飛, 坪片伸幸, 林光一
    • Organizer
      平成23年度衝撃波シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学柏キャンパス(千葉県)
    • Year and Date
      2012-03-09
  • [Presentation] RDE3次元仏播構造と管径依存に関する数値解析2012

    • Author(s)
      図斉健太, 林光一, 山田英助, 上村悠歩
    • Organizer
      平成23年度衝撃波シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学柏キャンパス(千葉県)
    • Year and Date
      2012-03-09
  • [Presentation] Shock-boundary layer interactions in a reactive mixture2012

    • Author(s)
      Dzieminska Edyta, 林光一, 山田英助
    • Organizer
      平成23年度衝撃波シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学柏キャンパス(千葉県)
    • Year and Date
      2012-03-09
  • [Presentation] 東野文男先生との青山学院大学での共同研究2012

    • Author(s)
      林光一
    • Organizer
      平成23年度衝撃波シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学柏キャンパス(千葉県)
    • Year and Date
      2012-03-08
  • [Presentation] メタン酸素及び水素酸素燃料を用いた狭い管内を伝播する爆轟波の二次元数値解析2012

    • Author(s)
      森井雄飛, 坪井伸幸, 小川博之, 寺島洋史, 徳留真一郎, 林光一
    • Organizer
      平成23年度衝撃波シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学柏キャンパス(千葉県)
    • Year and Date
      2012-03-07
  • [Presentation] 重み付きコンパクトスキームを用いた2次元デトネーションの数値解析2012

    • Author(s)
      坪井伸幸, 朝原誠, 野々村拓, 林光一
    • Organizer
      平成23年度衝撃波シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学柏キャンパス(千葉県)
    • Year and Date
      2012-03-07
  • [Presentation] 2次元円筒デトネーションにおけるSub Transverse Waveの発生と発達2012

    • Author(s)
      朝原誠, 林光一, 山田英助, 坪井伸幸
    • Organizer
      平成23年度衝撃波シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学柏キャンパス(千葉県)
    • Year and Date
      2012-03-07
  • [Presentation] 複雑なバイオ燃料の反応機構と燃焼特性2012

    • Author(s)
      林光一
    • Organizer
      平成23年度航空宇宙空力班シンポジウム「航空宇宙工学における空気力学の挑戦2012」
    • Place of Presentation
      東北大学青葉記念会館(宮城県)
    • Year and Date
      2012-01-27
  • [Presentation] ナノアルミニウム-酸素二相デトネーションの粒子径及び濃度依存性に関する数値解析2011

    • Author(s)
      細田英明, 林光一, 山田英助
    • Organizer
      第48回燃焼シンポジウム
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学日吉キャンパス(神奈川県)
    • Year and Date
      2011-12-06
  • [Presentation] 2次元数値解析による高圧水素噴流自着火の管形状効果の影響2011

    • Author(s)
      辰巳唯斗, 林光一, 山田英助
    • Organizer
      第48回燃焼シンポジウム
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学日吉キャンパス(神奈川県)
    • Year and Date
      2011-12-05
  • [Presentation] H2/Airを用いたローテーティングデトネーションエンジンの伝播条件およびメカニズムに関する数値解析2011

    • Author(s)
      上村悠歩, 林光一, 坪井伸幸, 山田英助
    • Organizer
      第48回燃焼シンポジウム
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学日吉キャンパス(神奈川県)
    • Year and Date
      2011-12-05
  • [Presentation] スティッフ・ソルバーを用いた1次元メタン酸素デトネーションの数値解析2011

    • Author(s)
      森井雄飛, 坪井伸幸, 小川博之, 徳留真一郎, 林光一
    • Organizer
      第48回燃焼シンポジウム
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学日吉キャンパス(神奈川県)
    • Year and Date
      2011-12-05
  • [Presentation] Rotating Detonation Study in AGU2011

    • Author(s)
      A.Koichi Hayashi, Yuho Uemura, Takayuki Yamada, Eisuke Yamada, Nobuyuki Tsuboi
    • Organizer
      2011 Fall Conference of the Korean Society of Propulsion Engineers
    • Place of Presentation
      Novotel Hotel, Pusan, Korea(招待講演)
    • Year and Date
      2011-11-24
  • [Presentation] Recent advanced progress on deflagration-to-detonation transition2011

    • Author(s)
      A.Koichi Hayashi
    • Organizer
      Pusan National University Plenary Lecture
    • Place of Presentation
      Pusan National Univ., Pusan, Korea(招待講演)
    • Year and Date
      2011-11-23
  • [Presentation] Ignition in the boundary layer driven by shock-boundary layer interaction2011

    • Author(s)
      E.Dzieminska, A.K.Hayashi, E.Yamada, N.Tsuboi
    • Organizer
      3^<rd> Int.Workshop on Detonation/Detonation Engine
    • Place of Presentation
      Aoyama Gakuin University, Sagamihara Campus
    • Year and Date
      2011-11-19
  • [Presentation] Numerical Simulation on Detonation for CH4/O2 Gase Mixture : Effects of Chemical Reaction Model2011

    • Author(s)
      Nobuyuki Tsuboi, Youhi Morii, Hiroyuki Ogawa, A.Koichi Hayashi
    • Organizer
      3^<rd> Int.Workshop on Detonation/Detonation Engine
    • Place of Presentation
      Aoyama Gakuin University, Sagamihara Campus
    • Year and Date
      2011-11-19
  • [Presentation] Bio Fuel and Its Pulse Detonation Engine2011

    • Author(s)
      A.Koichi Hayashi, Tatsuya Aoki, Eisuke Yamada
    • Organizer
      3^<rd> Int.Workshop on Detonation/Detonation Engine
    • Place of Presentation
      Aoyama Gakuin University, Sagamihara Campus
    • Year and Date
      2011-11-19
  • [Presentation] Numerical approach to 1D CH4/O2 detonation with the reduction model DRG302011

    • Author(s)
      Y.Morii, Y.Ogawa, N.Tsuboi, H.Ogawa, S.Tokudome, A.K.Hayashi
    • Organizer
      4^<th> Int.Symp.on Energetic Materials and their Applications
    • Place of Presentation
      The Okinawa Pref.Municipal Center, Naha, Okinawa, Japan
    • Year and Date
      2011-11-17
  • [Presentation] Numerical analysis on combustion efficiency of nano aluminum particle-oxygen two-phase detonation2011

    • Author(s)
      H.Hosoda, A.K.Hayashi, E.Yamada
    • Organizer
      4^<th> Int.Symp.on Energetic Materials and their Applications
    • Place of Presentation
      The Okinawa Pref.Municipal Center, Naha, Okinawa, Japan
    • Year and Date
      2011-11-17
  • [Presentation] Lewis number effect on DDT process and detonation2011

    • Author(s)
      E.Dzieminska, A.K.Hayashi, N.Tsuboi
    • Organizer
      4^<th> Int.Symp.on Energetic Materials and their Applications
    • Place of Presentation
      The Okinawa Pref.Municipal Center, Naha, Okinawa, Japan
    • Year and Date
      2011-11-16
  • [Presentation] Three-dimensional simulation on a rotating detonation engine : Three-dimensional shock structure2011

    • Author(s)
      N.Tsuboi, T.Yamada, A.K.Hayashi, E.Yamada
    • Organizer
      4^<th> Int.Symp.on Energetic Materials and their Applications
    • Place of Presentation
      The Okinawa Pref.Municipal Center, Naha, Okinawa, Japan
    • Year and Date
      2011-11-16
  • [Presentation] Recent Studies on DDT in H2/O2 Mixture2011

    • Author(s)
      A.Koichi Hayashi
    • Organizer
      Workshop on the Safety and Security for High-Velocity Impacts, Explosion and Shocks
    • Place of Presentation
      Tokyo Institute of Technology(招待講演)
    • Year and Date
      2011-11-14
  • [Presentation] Experimental Study on Auto-Ignition of High Pressure Hydrogen Jets Coming out of Tubes of 0.1-4.2 m in Length2011

    • Author(s)
      N.Kitabayashi, Y.Wada, T.Mogi, T.Saburi, A.K.Hayashi
    • Organizer
      4^<th> Int.Conf.on Hydrogen Safety
    • Place of Presentation
      Hyatt at Fisherman, San Francisco, Calif., USA
    • Year and Date
      2011-09-13
  • [Presentation] Dependency of Equivalence Ratio on Hydrogen Cylindrical Detonation Induced by Direct Initiation2011

    • Author(s)
      M.Asahara, N.Tsuboi, A.K.Hayashi, E.Yamada
    • Organizer
      4^<th> Int.Conf.on Hydrogen Safety
    • Place of Presentation
      Hyatt at Fisherman, San Francisco, Calif., USA
    • Year and Date
      2011-09-13
  • [Presentation] Development of an ethanol/air reduced mechanism and its application to two-phase detonation2011

    • Author(s)
      T. Shimada, A. K. Hayashi, E. Yamada, N. Tsuboi
    • Organizer
      28^<th> International Symposium on Shock Waves
    • Place of Presentation
      University of Manchester, England
    • Year and Date
      2011-07-27
  • [Presentation] Detailed Shock Configuration of Cylindrical Cellular Detonation2011

    • Author(s)
      Makoto Asahara, Nobuyuki Tsuboi, A.Koichi Hayashi, Eisuke Yamada
    • Organizer
      23^<rd> Int.Colloq.On the Dynamics of Explosions and Reactive Systems
    • Place of Presentation
      University of California, Irvine, California, USA
    • Year and Date
      2011-07-27
  • [Presentation] Numerical Study on the Ethanol/Air Two-Phase Detonation2011

    • Author(s)
      Takashi Shimada, Eisuke Yamada, A.Koichi Hayashi, Nobuyuki Tsuboi
    • Organizer
      23^<rd> Int.Colloq.On the Dynamics of Explosions and Reactive Systems
    • Place of Presentation
      University of California, Irvine, California, USA
    • Year and Date
      2011-07-27
  • [Presentation] Physics of detonation Propagation in Rotating Detonation Engine2011

    • Author(s)
      Takayuki Yamada, Yuho Uemura, Nobuyuki Tsuboi, A.Koichi Hayashi
    • Organizer
      23rd Int.Colloq.On the Dynamics of Explosions and Reactive Systems
    • Place of Presentation
      University of California, Irvine, California, USA
    • Year and Date
      2011-07-27
  • [Presentation] Fast Deflagration in the Smooth Tube2011

    • Author(s)
      Dzieminska, E., Fukuda, M., Hayashi, A.K., Tsuboi, N., Yamada, E.
    • Organizer
      23^<rd> Int.Colloq.On the Dynamics of Explosions and Reactive Systems
    • Place of Presentation
      University of California, Irvine, California, USA
    • Year and Date
      2011-07-27
  • [Presentation] Numerical Simulation on Two-Dimensional Detonation Including Boundary Layer Effects2011

    • Author(s)
      Nobuyuki Tsuboi, Youhi Morii, A.Koichi Hayashi, Mitsuo Koshi
    • Organizer
      23^<rd> Int.Colloq.On the Dynamics of Explosions and Reactive Systems
    • Place of Presentation
      University of California, Irvine, California, USA
    • Year and Date
      2011-07-26
  • [Presentation] Effect of Wall Conditions on DDT in Hydrogen-Oxygen Mixture2011

    • Author(s)
      Motoki Fukuda, Edyta Dzieminska, A.K.Hayashi, Eisuke Yamada, Nobuyuki Tsuboi
    • Organizer
      23^<rd> Int.Colloq.On the Dynamics of Explosions and Reactive Systems
    • Place of Presentation
      University of California, Irvine, California, USA
    • Year and Date
      2011-07-25
  • [Presentation] Fast flame propagation and ignition process of DDT in the boundary layer of H2/O2 mixture2011

    • Author(s)
      E.Dzieminska, M.Fukuda, A.K.Hayashi, N.Tsuboi, E.Yamada
    • Organizer
      28^<th> International Symposium on Shock Waves
    • Place of Presentation
      University of Manchester, England
    • Year and Date
      2011-07-21
  • [Presentation] How Does Deflagration Get Detonated in Gases?2011

    • Author(s)
      A.Koichi Hayashi
    • Organizer
      28^<th> International Symposium on Shock Waves
    • Place of Presentation
      University of Manchester, England(招待講演)
    • Year and Date
      2011-07-19
  • [Presentation] エタノールを用いたパルスデトネーションエンジンに関する数値解析2011

    • Author(s)
      青木達也, 坪井伸幸, 林光一, 山田英助
    • Organizer
      第43回流体力学講演会/航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム2011,日本航空宇宙学会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京都)
    • Year and Date
      2011-07-08
  • [Presentation] ローテーティングデトネーションエンジンの3次元数値解析:回転するデトネーションの3次元構造2011

    • Author(s)
      坪井伸幸, 山田貴幸, 林光一, 山田英助, 小島孝之
    • Organizer
      第43回流体力学講演会/航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム2011,日本航空宇宙学会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京都)
    • Year and Date
      2011-07-08
  • [Presentation] エタノール/酸素詳細反応機構の燃焼特性2011

    • Author(s)
      辰巳唯斗, 林光一, 島田隆司, 山田英助
    • Organizer
      (社)火薬学会第70回通常総会並びに2011年度春季研究発表会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学日吉キャンパス協生館2F(神奈川県)
    • Year and Date
      2011-05-26
  • [Presentation] パームオイルの代替燃料の反応機構2011

    • Author(s)
      竹久祐貴, 林光一, Philippe Dagaut, 山田英助
    • Organizer
      (社)火薬学会第70回通常総会並びに2011年度春季研究発表会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学日吉キャンパス協生館2F(神奈川県)
    • Year and Date
      2011-05-26
  • [Presentation] メタン-酸素予混合気を伝播するデトネーション限界の研究:デトネーション速度に与える粘性の影響2011

    • Author(s)
      小川洋昌, 森井雄飛, 須佐秋生, 坪井伸幸, 林光一, 遠藤琢磨
    • Organizer
      (社)火薬学会第70回通常総会並びに2011年度春季研究発表会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学日吉キャンパス協生館2F(神奈川県)
    • Year and Date
      2011-05-26
  • [Presentation] 簡略化モデルDRG30を用いたメタン/酸素デトネーションの1次元解析に向けて2011

    • Author(s)
      森井雄飛, 小川洋昌, 坪井伸幸, 小川博之, 徳留真一郎, 林光一
    • Organizer
      (社)火薬学会第70回通常総会並びに2011年度春季研究発表会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学日吉キャンパス協生館2F(神奈川県)
    • Year and Date
      2011-05-26

URL: 

Published: 2013-06-26  

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