| 研究課題/領域番号 |
16K06125
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
熱工学
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
渡邊 裕章 九州大学, 工学研究院, 准教授 (60371598)
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| 研究分担者 |
則永 行庸 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (00312679)
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| 研究協力者 |
泰中 一樹
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 混相流 / 乱流 / 燃焼 / 非球形粒子 / 着火 / 窒素化合物 / 直接数値計算 / ラージ・エディ・シミュレーション / 熱分解モデル / 石炭 / 簡略化化学反応機構 / 窒素酸化物 / 非球形粒子運動 / 熱分解 / 詳細化学反応 / 数値解析 / レーザー計測 / 混相燃焼 / 素反応 / モデル化 |
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| 研究成果の概要 |
微粉炭粒子の運動を模擬可能な非球形粒子運動モデルを開発し，これを組み込んだ数値計算によりモデルの妥当性を実験との比較から検証するとともに，粒子径や形状に依存して乱流中に特徴的な粒子分散構造が形成されることを明らかにした．
また，ピリジン，ピロール，および4級アミン等の窒素化合物を含む石炭揮発分の二次的気相分解挙動を詳細化学反応機構を用いた素反応解析に基づいて明らかにするとともに，数値解析に適用可能な簡略化反応機構を構築した．
さらに，小型噴流微粉炭火炎を対象に簡略化反応機構を用いたLESを実施し，実験との比較によりその有効性を確認するとともに，火炎構造の詳細を明らかにした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
微粉炭粒子の燃焼は，非球形微粒子の乱流中分散，粒子加熱による窒素化合物を含む揮発分の放出，揮発分の気相中の着火と燃え広がり，および固気燃焼等，極めて複雑な現象を含んでいる．本研究では，これらの現象について数値解析において使用可能なモデル化を図るとともに，実験との比較により，その妥当性の検証を行った．特に，非球形粒子の運動モデルや窒素化合物を含む揮発分の簡略化反応機構について，詳細な物理的，または化学的挙動に基づく物理モデルを初めて提案し，その有効性を確認した．これらの成果により，今後，微粉炭燃焼数値解析のより一層の精度向上を期待することができる．
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