| 研究課題/領域番号 |
16H04261
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
流体工学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
山本 悟 東北大学, 情報科学研究科, 教授 (90192799)
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| 研究分担者 |
古澤 卓 東北大学, 情報科学研究科, 准教授 (80637710)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2016年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
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| キーワード | 超臨界流体 / マルチフィジックス / 非平衡凝縮 / シミュレーション / 数理モデル / 数値流体力学 / 流体工学 / マルチフィジックスCFD |
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| 研究成果の概要 |
本研究では、臨界点を跨ぐ超臨界流体の熱物性を正確に計算する数理モデルを開発して、さらに超臨界流体中で発生する非平衡凝縮や吸熱反応を再現する新たな数理モデルを構築した。これらマルチフィジックス熱流動の数理モデルを用いて、ノズルを通る超臨界二酸化炭素の非平衡凝縮流れ、超臨界急速膨張法の超臨界二酸化炭素流れの非平衡凝縮ならびに溶質の核生成、超臨界二酸化炭素発電技術に用いられる遠心圧縮機内部の非平衡凝縮を伴う超臨界二酸化炭素流れ、そして再利用型宇宙輸送機のエンジン冷却に用いる超臨界炭化水素の吸熱反応流れのシミュレーションを行い、既存の実験結果との比較することで、その妥当性を検証した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
非平衡凝縮や吸熱反応など複雑な物理を伴う超臨界流体を正確に計算するための数理モデルを提案して、４種類の具体的な問題に応用した。その中で、超臨界CO2発電技術、再利用型宇宙輸送機の炭化水素再生冷却技術は、将来の実用化が期待されている技術である。前者では、既存の蒸気タービンと同等の出力を得るのに、そのサイズを百分の１以下にすることができ、後者は宇宙輸送機の燃料貯蔵タンクを格段に小型化することができる画期的な技術である。本研究で開発したシミュレーション技術は、それらマルチフジックス熱流動のメカニズムを正確に解明することができる画期的な手法である。
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