液体燃料分散系の燃焼開始過程における二次元不均一性の影響の解明

• 研究課題/領域番号: 15K05835
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 熱工学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 森上 修 九州大学, 工学研究院, 教授 (70363124)
• 研究協力者: EIGENBROD Christian
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 自着火 / 燃料液滴 / 干渉作用

研究成果の概要

燃料液滴間の干渉効果の解明により単一液滴の自着火の知見を噴霧の自着火に拡張する研究である．炭化水素の自着火では部分的な酸化である冷炎が発生して後に熱炎が発生する二段点火が起こる．発光しない冷炎の観測には干渉計が有効である．微小重力下で二液滴の自着火を干渉計二基を用いて三次元的に観測した．二液滴の外側の高温部で冷炎が発生し，内側の高燃料濃度部で熱炎が発生する傾向を確認した．初期径の異なる二液滴について，点火下限温度より十分高い温度では小さい液滴の存在は全体の熱発生を早めるが，点火限界近傍など条件によっては遅らせることを発見した．これらが局所的な物質輸送と化学反応のバランスにより理論化された．

研究成果

• [雑誌論文] Flame spread of droplet-cloud elements with two-droplet interaction in microgravity (2017)
  • 著者名/発表者名: Mikami, M., Watari, H., Hirose, T., Seo, T., Saputro, H., Moriue, O, Kikuchi, M.
  • 雑誌名: Journal of Thermal Science and Technology 巻: 12 号: 2 ページ: JTST0028-JTST0028
  • DOI: 10.1299/jtst.2017jtst0028
  • NAID: 130006106191
  • ISSN: 1880-5566
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Droplet Cloud Combustion Experiment “Group Combustion” in KIBO on ISS (2016)
  • 著者名/発表者名: Masato MIKAMI, Masao KIKUCHI, Yuji KAN, Takehiko SEO, Hiroshi NOMURA, Yusuke SUGANUMA, Osamu MORIUE, Daniel L. DIETRICH
  • 雑誌名: International Journal of Microgravity Science and Application 巻: 33 号: 2 ページ: 330208
  • DOI: 10.15011/jasma.33.330208
  • NAID: 130007842621
  • ISSN: 2188-9783
  • 年月日: 2016-04-30
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 液滴と予混合気の自発点火の相互作用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 森上 修
  • 雑誌名: 日本燃焼学会誌 巻: 58巻183号 ページ: 27-32
  • NAID: 130006320846
• [学会発表] 燃料液滴列の自発点火限界近傍の点火挙動に関する研究 －点火までの蒸発挙動－ (2017)
  • 著者名/発表者名: 野村浩司，菅沼祐介，森上修，橋本望，稲富裕
  • 学会等名: 第31回宇宙環境利用シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究所
  • 年月日: 2017-01-16
• [学会発表] 燃料液滴列の冷炎挙動の研究およびTEXUS ロケット実験に向けた準備 (2017)
  • 著者名/発表者名: 森上修， 野村浩司， 菅沼祐介，田辺光昭，三上真人，Eigenbrod Christian
  • 学会等名: 第31回宇宙環境利用シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究所
  • 年月日: 2017-01-16
• [学会発表] 直径の異なる二液滴の冷炎発生における液滴間干渉 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋 聡史，竹内 悠記，中村 大夢，森上 修
  • 学会等名: 第55回燃焼シンポジウム
• [学会発表] Spontaneous-Ignition Experiments of a Fuel Droplet Pair using Two Michelson Interferometers in Two Directions (2017)
  • 著者名/発表者名: Osamu Moriue, Yuuki Takeuchi, Satoshi Takahashi, and Masaoki Sugihara
  • 学会等名: 31st International Symposium on Space Technology and Science
  • 国際学会
• [学会発表] マイケルソン干渉計を用いた二液滴の冷炎・熱炎発生位置の二方向からの観測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 竹内 悠記，杉原 正興，高橋 聡史，森上 修，村瀬 英一
  • 学会等名: 第54回燃焼シンポジウム
  • 発表場所: 仙台国際センター
  • 年月日: 2016-11-23
• [学会発表] A Study on Droplet Interaction in Spontaneous Ignition of a Fuel Droplet Pair through Interferometry (2016)
  • 著者名/発表者名: Osamu Moriue, Masaoki Sugihara, Yuuki Takeuchi, Eiichi Murase
  • 学会等名: 11th Asian Microgravity Symposium
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2016-10-25
  • 国際学会
• [学会発表] ディーゼル噴霧の噴霧特性・蒸発特性に及ぼす燃料噴射圧の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 下津曲 峻，岩本 武尊，杉原 正興，橋本 英樹，森上 修
  • 学会等名: 日本機械学会2016年度年次大会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2016-09-11
• [学会発表] 燃料液滴列の自発点火限界近傍の点火挙動に関する研究チームの2015年度活動報告および展望 (2016)
  • 著者名/発表者名: 森上 修，野村 浩司，菊池 政雄，三上 真人，田辺 光昭，菅沼 祐介
  • 学会等名: 第30回宇宙環境利用シンポジウム
  • 発表場所: 相模原
  • 年月日: 2016-01-19
• [学会発表] TEXUSロケットを利用した点火限界近傍における複数燃料液滴の自発点火に関する日独共同微小重力実験プロジェクトの準備状況 (2016)
  • 著者名/発表者名: 森上 修，野村 浩司，菅沼 祐介，菊池 政雄，三上 真人，田辺 光昭，Christian Eigenbrod
  • 学会等名: 第16回宇宙科学シンポジウム
  • 発表場所: 相模原
  • 年月日: 2016-01-06
• [学会発表] 予混合気中における燃料液滴の自発点火の数値計算 (2015)
  • 著者名/発表者名: 杉原 正興，森上 修，橋本 英樹，村瀬 英一
  • 学会等名: 第53回燃焼シンポジウム
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2015-11-16
• [学会発表] Microgravity Experiment Project on Spontaneous Ignition of Multiple Fuel Droplets near Ignitable Limit Using a TEXUS Sounding Rocket (2015)
  • 著者名/発表者名: Osamu Moriue, Masao Kikuchi, Hiroshi Nomura, Masato Mikami, Mitsuaki Tanabe, Yusuke Suganuma, Christian Eigenbrod, Konstantin Klinkov, Jakob Hauschild
  • 学会等名: 6th International Symposium on Physical Sciences in Space
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2015-09-14
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of Droplet Interaction on Heat-Release Locations around a Fuel Droplet Pair in Hot Air in Microgravity (2015)
  • 著者名/発表者名: Osamu Moriue, Takeru Iwamoto, Masaoki Sugihara, Kota Yone, Hideki Hashimoto, Eiichi Murase, Hioshi Nomura
  • 学会等名: The 30th International Symposium on Space Technology and Science
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-07-04
  • 国際学会
• [学会発表] 点火限界近傍の二液滴の自発点火における液滴間干渉 (2015)
  • 著者名/発表者名: 森上 修，米 康太，岩本 武尊，杉原 正興，橋本 英樹，村瀬 英一，野村 浩司
  • 学会等名: 第52回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2015-06-03