2022 Fiscal Year Research-status Report
Elucidation of soot aggregates oxidation phenomena generated from combustors and development of a prediction model
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21K12295
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| Research Institution | Oita University |
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Principal Investigator |
橋本 淳 大分大学, 理工学部, 准教授 (00342551)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | すす / 粒子状物質 / 凝集体 / 予測モデル / 拡散火炎 / 予混合火炎 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
数ミクロン以下の微粒子は健康へ与える影響が大きく，来るゼロエミッション社会に向けて，その予測モデルの構築が早急に求められている．微粒子は葡萄の房状の凝集体である．微粒子径の評価モデルを提案するには，この凝集粒子の酸化およびそれに伴う断片化の記述が最も困難な課題である．そこで本研究では，凝集粒子酸化・断片化機構の解明および微粒子予測モデルの構築に取り組む．
本年度はまず，Burner Stabilized Stagnation Flame実験装置の拡張を行いつつ，実用機関で用いられる液体燃料の代表成分について予混合火炎を形成，その微粒子排出特性に対するデータベースを構築した．さらに，1年目に構築した基本モデルを改良するとともに，実験結果に基づいて最適化を行った．具体的には，イソオクタン，トルエン，トリメチルベンゼンの2成分混合条件について，データベース構築とモデル検証が概ね完了している．さらに，イソオクタン・トルエンに対して，バイオ燃料の成分であるエタノールを混合した条件について，データベース構築とモデル検証まで終えた．ただし，本条件ではモデル改良を要する点を新たに示しており，3年目以降に検討・改良に取り組む．
なお，以上の条件は，火炎帯近傍におけるすす生成・酸化領域での検証である．火炎後流での酸化・断片化領域を定常的に再現し，モデル構築を行うための装置拡張は，2年目に概ね設計が完了し，製作を進めている．使用する一部の部品（多孔質板）が，当初の手法では内製できず，学外の工作機械を有する企業と相談しながら製作を進めたため，若干進行が遅れている．概ね目処がたったため，3年目に実験・モデル検証を遂行する．
提案モデルは別途実施している自動車会社との共同研究に提供し，実機エンジンでの設計計算用シミュレーションにも適用，検証を行っている．
以上の結果として学会発表3件の報告を行った．
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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
昨今の部品不足の状況に伴い，装置の調達が一部遅れている．また，一部の部品加工を，特殊な工作機械を有する県内企業と相談しながら進めたため，やや遅れが生じている．一方で，数値モデルの開発および現有装置で実験可能な実験に対するデータベース構築およびそれに基づいたモデル検証・改良は大きく進んでいる．以上から，総合的には概ね順調であると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
新装置については概ね目処がたったため，予備実験から検証用実験までを遂行する予定である．モデル開発と検証については前倒しで進んでいるものの，2年目に明らかとなった新たな知見も含め，引き続き推進する．
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| Causes of Carryover |
【理由】
初年度導入予定であった冷却管埋め込み焼結金属を備えたバーナダクトは，内製により制作することができた．反応管温度制御用の電気炉については，装置設計の方針を変更したため，現段階では導入を再検討している．
【計画】
納期問題については機種選定の見直し，および可能なものは内製することにより，研究を推進している．なお，バーナーダクトは内製したものの，焼結金属が消耗品であるため，その材料調達と制作に予定の経費を当てることとなる．微粒子研究ではその堆積によりバーナーのメンテナンスが頻繁に必要となる．そのため，既製品を導入するよりは，総合的に経費を抑えることができると判断し，研究を進めている．また，感染症の影響が収まってきたため，オンライン中心であった学会等への旅費を使用することとなる．
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Research Products
(3 results)
