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DBDプラズマアクチュエータ支援による噴流制御とバーナー火炎の安定性

研究課題

研究課題/領域番号 16K06131
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
研究機関日本大学

研究代表者

木村 元昭  日本大学, 理工学部, 教授 (70204998)

研究協力者 秋元 雅翔  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2016年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード噴流 / 火炎 / 燃焼 / DBDプラズマ / 拡散制御 / DBDプラズマアクチュエータ / 予混合燃焼 / 化学活性種 / 電界 / 熱工学 / 流体工学 / プラズマ
研究成果の概要

噴流ノズル出口に同軸型DBDプラズマアクチュエータ:DBD-PAを形成し,プラズマによる誘導流により出口の速度分布を操作し噴流拡散を制御すると共に,予混合バーナー火炎に適用し,誘導流,活性化学種による火炎の安定性を調査した.
その結果,噴流にDBD-PAをバーストモードで使用した場合,出口での渦輪形成から崩壊に至る過程を操作し拡散制御できることを明らかにした.また,バーナー火炎では,DBD-PA(4kV-14kV連続駆動)の印加により低当量比で燃焼継続できることを確認した.14kV以上では誘導流の影響と活性化学種やオゾンを確認した.更に4kVでは電場の効果が顕著なことを確認した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の特徴はDBD-PAによる誘導流とプラズマによる活性化学種の働きの相互作用で達成されると考えられる,バーナー火炎の安定,変形,吹き飛び限界の拡張の要因を明らかにし,プラズマ支援燃焼プロセスの理解を深め,さらに,本手法を予混合燃焼と拡散燃焼に適用することで,工学的な特色のみならず産業への技術的な寄与に発展させることができる.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 7件) 図書 (1件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] 同軸型DBDプラズマアクチュエータによる噴流制御2017

    • 著者名/発表者名
      秋元 雅翔, 松森 大記, 木村 元昭
    • 雑誌名

      可視化情報学会論文集

      巻: 37 号: 6 ページ: 21-31

    • DOI

      10.3154/tvsj.37.21

    • NAID

      130006900410

    • ISSN
      1346-5260
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 同軸型DBDプラズマアクチュエータを予混合バーナーに用いた研究 -誘起流れによる速度分布変化の影響-2018

    • 著者名/発表者名
      土田 紘司,秋元 雅翔,吉田 幸司,木村 元昭
    • 学会等名
      第56回燃焼シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 同軸型DBD プラズマアクチュエータを用いた噴流の制御2018

    • 著者名/発表者名
      井上和馬,加藤諒也,山根直人,山本一肇,松森大記,秋元雅翔,木村元昭
    • 学会等名
      日本機械学会関東支部 第24 期総会・講演会 講演論文集
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 助走管を有する先細ノズルにおける軸対称噴流の渦輪列の発生周波数とその活用2018

    • 著者名/発表者名
      秋元雅翔、木村元昭
    • 学会等名
      第96期流体工学部門講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 同軸型DBDプラズマアクチュエータによる噴流の拡散促進と抑制2018

    • 著者名/発表者名
      秋元 雅翔,木村 元昭
    • 学会等名
      日本機械学会 2018 年度年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 同軸型DBD プラズマアクチュエータによるバーナー燃焼制御2018

    • 著者名/発表者名
      秋元雅翔,土田紘司,木村元昭
    • 学会等名
      第27回日本エネルギー学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Flame Control in Combustion Nozzle using a Coaxial Type DBD Plasma Actuator2017

    • 著者名/発表者名
      S. Kanai, H. Tsuchida, K. Yoshida, M. Akimoto, M. Kimura
    • 学会等名
      4th Symposium on Fluid-Structure-Sound Interactions and Control
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of burst modulation by coaxial DBD-PA on jet2017

    • 著者名/発表者名
      H. Matsumori, M. Akimoto, M. Kimura
    • 学会等名
      4th Symposium on Fluid-Structure-Sound Interactions and Control
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Jet control using the coaxial type DBD-PA by burst modulation2017

    • 著者名/発表者名
      M. Akimoto, H. Matsumori, M. Kimura
    • 学会等名
      4th Symposium on Fluid-Structure-Sound Interactions and Control
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study of Laminar Flow Premixed Flame using a Coaxial Type DBD Plasma Actuator -Behavior of Chemically Active Species and Ozone-2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Tsuchida, Shouta Kanai, Masato Akimoto, Kouji Yoshida, Motoaki Kimura
    • 学会等名
      6th Pacific-Asia Conference on Mechanical Engineering
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study of Diffusion control of jet using plasma actuator -The influence of the jet diffusion by the plasma induced flow instability-2017

    • 著者名/発表者名
      Norimasa MIYAGI, Motoaki KIMURA
    • 学会等名
      4st Symposium on Fluid-Structure-Sound Interactions and Control
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Jet Diffusion Control using Plasma Actuators -Influence of Plasma-Induced Flow Instability on Jet Diffusion-2017

    • 著者名/発表者名
      Norimasa Miyagi, Motoaki Kimura
    • 学会等名
      The 6th International Coference on Jets, Wakes and Separationed Flows (ICJWSF 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study of Diffusion control of jet using plasma actuator -The influence of the jet diffusion by the plasma induced flow instability-2017

    • 著者名/発表者名
      Norimasa Miyagi, Motoaki Kimura
    • 学会等名
      9th JSME-KSME Thermal and Fluids Engineering Conference
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 同軸型DBDプラズマアクチュエータによる噴流制御 ―駆動波形による噴流渦構造の制御―2017

    • 著者名/発表者名
      秋元雅翔、松森大記、木村元昭
    • 学会等名
      可視化シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 同軸型DBDプラズマアクチュエータのオリジナル駆動波形による噴流制御2017

    • 著者名/発表者名
      秋元雅翔、松森大記、木村元昭
    • 学会等名
      日本機械学会2017年度年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 同軸型プラズマアクチュエータによる噴流拡散制御(誘起流れによる噴流境界層の不安定性への影響)2017

    • 著者名/発表者名
      宮城徳誠、木村元昭
    • 学会等名
      日本機械学会2017年度年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 同軸型DBD プラズマアクチュエータを用いた燃焼バーナーノズルにおける燃焼制御2017

    • 著者名/発表者名
      金井翔太・土田紘司・秋元雅翔・吉田幸司・木村元昭
    • 学会等名
      第55回燃焼シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 同軸型DBD プラズマアクチュエータを用いた噴流の制御2017

    • 著者名/発表者名
      井上和馬,加藤諒也,山根直人,山本一肇,松森大記,秋元雅翔,木村元昭
    • 学会等名
      日本機械学会関東支部 第24 期総会・講演会 講演論文集
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 同軸型DBDプラズマアクチュエータを用いた予混合バーナーの特性2016

    • 著者名/発表者名
      富田健斗、金井翔太、秋元雅翔、吉田幸司、木村元昭
    • 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(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-11-23
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 同軸型DBDプラズマアクチュエータを用いた噴流の拡散促進2016

    • 著者名/発表者名
      秋元雅翔、松森大記、木村元昭
    • 学会等名
      日本機械学会流体工学部門講演会
    • 発表場所
      山口大学工学部(山口県宇部市)
    • 年月日
      2016-11-12
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 同軸型DBD プラズマアクチュエータによる噴流拡散制御-誘起流れの不安定性による噴流拡散への影響-2016

    • 著者名/発表者名
      宮城徳誠、木村元昭
    • 学会等名
      日本機械学会流体工学部門講演会
    • 発表場所
      山口大学工学部(山口県宇部市)
    • 年月日
      2016-11-12
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 同軸型DBDプラズマアクチュエータの電圧波形が噴流に与える影響2016

    • 著者名/発表者名
      松森大記, 宮城德誠, 木村元昭, 秋元雅翔
    • 学会等名
      日本機械学会2016年次大会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2016-09-11
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 同軸型DBDプラズマアクチュエータを用いた予混合火炎の研究2016

    • 著者名/発表者名
      金井翔太, 富田 健,吉田幸司,木村元昭
    • 学会等名
      日本機械学会2016年次大会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2016-09-11
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 同軸型DBDプラズマアクチュエータの電気的特性2016

    • 著者名/発表者名
      宮城徳誠, 植木英雄, 木村元昭
    • 学会等名
      日本機械学会2016年次大会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2016-09-11
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] DBDプラズマアクチュエータを用いた噴流拡散制御―低速度流れにおけるPA間欠制御―2016

    • 著者名/発表者名
      宮城徳誠、木村元昭
    • 学会等名
      可視化情報学会第44回可視化情報シンポジウム
    • 発表場所
      工学院大学(東京都新宿区)
    • 年月日
      2016-07-19
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [図書] Fluid-Structure-Sound Interactions and Control2019

    • 著者名/発表者名
      Yu Zhou, Motoaki Kimura, Guoyi Peng, A. D. Lucey, Lixi Huang Editors
    • 総ページ数
      392
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9789811075414
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] http://www.mech.cst.nihon-u.ac.jp/studies/kimura/

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 木村研究室

    • URL

      http://www.mech.cst.nihon-u.ac.jp/studies/kimura/

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [産業財産権] 同軸型DBDプラズマアクチュエータ及び噴流制御装置2016

    • 発明者名
      木村元昭、金洪宇、朝倉洵、大西真澄
    • 権利者名
      学校法人日本大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016
    • 取得年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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