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燃焼制御を目的とした不均質空間内・非定常燃焼現象の理論的解明とその検証

研究課題

研究課題/領域番号 06805021
研究種目

一般研究(C)

配分区分補助金
研究分野 熱工学
研究機関北海道大学

研究代表者

近久 武美  北海道大学, 工学部, 助教授 (00155300)

研究分担者 菊田 和重  北海道大学, 工学部, 助手 (90214741)
金野 満  茨城大学, 工学部, 講師 (90205576)
研究期間 (年度) 1994 – 1995
研究課題ステータス 完了 (1995年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
1995年度: 400千円 (直接経費: 400千円)
1994年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
キーワード燃焼 / 排気 / 噴霧 / 相似 / 寸法効果 / 空気導入 / 混合 / ディーゼル / 模型実験 / 制御 / 拡散 / 非定常
研究概要

本研究は高速噴霧拡散燃焼現象を普遍化する一つのアプローチとして、燃焼の相似性に着目し、燃焼経過、燃焼生成物、ならびに熱伝達に関するスケール効果について理論的ならびに実験的検討を試みたものである。
まず、NOの生成特性に関して化学反応計算からスケール効果について検討を行い、相似燃焼系では時間スケールに比例した生成量となることを予測した。次に、燃焼の相似性とそれに基づいた燃焼生成物や部材温度の予測理論を作成し、実機における計測データとの比較を行った。その結果、模型実験装置のデータから、実サイズ機関の排気や壁面温度を理論予測通りに推定可能であることが確認できた。一方、噴霧中の空気導入特性に関する理論式の作成とその実験的検証を行い、噴霧燃焼現象を普遍化するための一理論式を提唱することができた。
他方、定常拡散噴流火炎中の温度分布や渦構造の観察、ならびに試作定容燃焼装置を用いた噴霧燃焼現象の可視化解析を行い、相似性を生じるメカニズムについて様々な視点から解析を行うことができた。また、こうした実験的な研究ではデータの収集と解析に限界があるので、KIVA-IIコードを用いた燃焼の3次元数値シミュレーションの準備と改良を行い、本計算プログラムの計算精度に関する影響因子をある程度解析することができたが、燃焼をシミュレートするに足るレベルの計算を行うまでには至らなかった。
以上、本研究により当初の計画にほぼ沿った成果を挙げることができたが、燃焼の相似性の精度と適用限界、ならびにその発生メカニズムの解明のためには、さらに多くの研究が必要であると言える。

報告書

(3件)
  • 1995 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1994 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (30件)

  • [文献書誌] T. Chikahisa: "Theory and Experiments on Air-Entrainment in Fuel Sprays and Their Application to Interpret Diesel Conbustion Prooess" SAE paper. 950447. 1-11 (1995)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Chikahisa: "Analysis of NO Formation Characteristics and Control Concepts in Diesel Engines from NO Reaction-Kinetic Considerations" SAE Paper. 950215. 1-8 (1995)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 福島一恭: "KIVA-IIにおけるディーゼル噴霧の計算精度ならびに必要メッシュ条件に関する研究" 自動車技術会講演論文集. 944. 13-16 (1994)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Chikahisa: "Analysis of NO Formation Characteristics and Its Control Concepts in Diesel Engines from NO Reaction Kinetics" JSAE Review. 15-4. 297-303 (1994)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Chikahisa: "Theory and Practice of Scate Model Experiments for Predicting Fuel Consumption, Emissions, and Thermal Loads in Large Diesel Emgines" CIMAC (International Council on Cornbustion Engines). 21. D33 1-19 (1995)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 近久武美: "ディーゼル噴霧中の空気導入特性に関する理論予測式と実験値との比較" 日本機会学会論文集B編. 61-590. 3588-3596 (1995)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Chikahisa: "Origine and Characteristics of Similarity in the Structure of Turbulent Jet Diffusion Flames" 北海道大学工学部研究報告. 175. 9-20 (1995)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 近久武美: "機関における燃焼の相似則" 造船学会誌. 801. (1996)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 近久武美: "乱流拡散噴霧燃焼の相似性に関する実験的検討" 第33回燃焼シンポジウム講演論文集. 493-495 (1995)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 菊田和重: "三次元燃焼解析プログラム「KIVA-II」の噴霧計算精度に及ぼす影響因子の解析" 機会学会北海道支部35回講演論文集. 952-1. 157-158 (1995)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Chikahisa, M.Konno, T.Murayama and T.Kumagai: ""Analysis of NO Formation Characteristics and Its COntrol Concepts in Diesel Engines from NO Reaction Kinetics"" JSAE Review. 15-4. 297-303 (1994)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Chikahisa and T.Murayama: ""Theory and Experiments on Air-Entrainment in Fuel Sprays and Their Application to Interpret Diesel Combustion Process"" SAE Paper. 950447. 1-11 (1995)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Chikahisa, M.Konno and T.Murayama: ""Analysis of NO Formation Characteristics and Control Concepts in Diesel Engines from NO Reaction-Kinetic Considerations"" SAE Paper. 950215. 1-8 (1995)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Chikahisa and T.Murayama: ""Theory and Practice of Scale Model Experiments for Predicting Fuel Consumption, Emissions, and Thermal Loads in Large Diesel Engines"" CIMAC. 21, D33. 1-19 (1995)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Chikahisa, M.Fujita, T.Murayama and S.Tosaka: ""Comparison of Theoretical Predictions and Experimental Results on Air-Entrainments in Diesel Furl Sprays"" Trans. of JSME. 61-590(In Japanese). 3588-3596 (1995)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Chikahisa and T.Murayama: ""Origin and Characteristics of Similarity in the Structure of Turbulent Jet Diffusion Flames"" Bulletin of the Faculty of Engineering, Hokkaido University. 175. 9-20 (1995)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Chikahisa: ""Similarity Theory in Engines"" Journal of Techno Marine, Japan Society of Shipbuilding. 801(In Japanese). (1996)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Fukushima, K.Kikuta, T.Chikahisa and T.Murayama: ""Study on Necessary Grid-Size Conditions for Diesel Spray Simulation with KIVA II"" Proceedings of JSAE,944,9436026,13-16, Sendai (In Japanese). (1994)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Kikuta, K.Kaneda and T.Chikahisa: ""The analysis of factors which cause error in the fuel spray simulation with KIVA-II program"" Proceedings of 35 Congress of JSME Hokkaido, 952-1,157-158, Asahikawa (In Japanese). (1995)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Chikahisa: ""Experimental Study on Similarity in Turbulent Diffusion Spray Combustion"" Proceedings of the 33 Japanese Symposium on Combustion, 493-495, Tokyo (In Japanese). (1995)

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    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Chikahisa: "Theory and Practice of Scale Model Experiments for Predicting Fuel Consumption,Emissions,and Thermal Loads in Large Diesel Engines" CIMAC(International Council on Combustion Engines). 21. D33 1-19 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 近久武美: "ディーゼル噴霧中の空気導入特性に関する理論予測式と実験値との比較" 日本機械学会論文集B編. 61-590. 3588-3596 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] T.Chikahisa: "Origine and Characteristics of Similarity in the Structure of Turbulent Jet Diffusion Flames" 北海道大学工学部研究報告. 175. 9-20 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 近久武美: "機関における燃焼の相似則" 造船学会誌. 801. 未定 (1996)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 近久武美: "乱流拡散噴霧燃焼の相似性に関する実験的検討" 第33回燃焼シンポジウム講演論文集. 493-495 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 菊田和重: "三次元燃焼解析プログラム「KIVA-II」の噴霧計算精度に及ぼす影響因子の解" 機械学会北海道支部35回講演論文集. 952-1. 157-158 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] T.Chikahisa.T.Murayama: "Theory and Experiments on Air-Entrainment in Fuel Sprays and Their Application to Interpret Diesel Combustion Proce" SAE Paper. 950447. 1-11 (1995)

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      1994 実績報告書
  • [文献書誌] T.Chikahisa,M.Konno,T.Murayama: "Analysis of NO Formation Characteristics and Control Concepts in Diesel Engines from NO Reaction-Kinetic Considerations" SAE Paper. 950215. 1-8 (1995)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] 福島,菊田,近久,村山: "KIVA-IIにおけるディーゼル噴霧の計算精度ならびに必要メッシュ条件に関する研究" 自動車技術会講演論文集. 944. 13-16 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] T.Chikahisa,M.Konno,T.Murayama,T.Kumagai: "Analysis of NO Formation Characteristics and Its Control Concepts in Diesel Engines from NO Reaction Kinetics" JSAE Review. 15-4. 297-303 (1994)

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      1994 実績報告書

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公開日: 1994-04-01   更新日: 2016-04-21  

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