| 研究課題/領域番号 |
17K06939
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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 |
航空宇宙工学
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
寺島 洋史 (石原洋史) 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (20415235)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 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 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 超臨界流体 / 燃焼 / 非理想性 / 数値シミュレーション / 非理想熱輸送物性 / 数値流体力学 / 火炎モデル / 非理想流体 / 超臨界圧流体 / 界面相変化 |
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| 研究成果の概要 |
本研究では，ロケットエンジンなどに見られる臨界圧を超えた超臨界状態を対象として，多成分流体および燃焼現象の理解に資する数値シミュレーション技術を新たに開発した．超臨界流体では流体熱物性および輸送物性の非理想性効果が表れるが，それぞれ適切な非理想モデルを導入し，十分な検証を行うことで技術を確立させた．超臨界圧燃焼現象においては，特に拡散係数の影響が大きく，非理想モデル選択に注意が必要であることを明確にした．また，超臨界圧環境では，伝播火炎帯が非常に薄くなるため，高い計算格子解像度が必要となる．そこで，粗い計算格子でも火炎特性(火炎伝播および自着火現象)を再現できる新たな火炎モデル構築に成功した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
現在，急速な温暖化をはじめとして地球環境問題の改善が喫緊の課題である．燃焼機器の熱効率向上を目的に，現在考慮されていないような超高圧環境下での燃焼技術が今後求められる可能性がある．本研究で開発した超臨界圧流体および燃焼シミュレーション技術は，従来のシミュレーション技術ではあまり考慮されていない流体非理想性を適切に考慮したものであり，今後の高圧燃焼流体解析技術およびそれを使用した燃焼技術の革新に資するものである．また，非理想モデルは汎用性ある形で計算ライブラリ化されており，それぞれのシミュレーションプログラムにおいて使用可能である．これにより，本研究成果の社会展開が可能である．
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