| 研究課題/領域番号 |
17K06950
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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 | 日本大学 |
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研究代表者 |
田辺 光昭 日本大学, 理工学部, 教授 (90291707)
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| 研究分担者 |
齊藤 允教 日本大学, 理工学部, 准教授 (20801020)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 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)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | 振動燃焼 / ロケットエンジン / ガソリンエンジン / 冷炎 / 深層学習 / 自己符号化器 / 非線形力学系 / モード解析 / 燃焼振動 / 液滴燃焼 / モード分解 / 深層自己符号化器 / ロケット / トリプルフレーム / Deep Auto-encoder / 燃焼 / 振動解析 / ニューラルネットワーク |
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| 研究成果の概要 |
燃焼器の安全や高効率化の要となる燃焼ダイナミクスの解析に深層学習を適用することを試みた．複雑系の状態推定と支配現象を特定する手法を開発し検証するものである．ロケットエンジンの爆発の前駆現象である，圧力と発熱の変動の連成で生じる自励燃焼振動と，SIエンジンノックの前駆現象である，温度と化学種濃度の変動の連成で生じる自励冷炎振動を解析対象とした．数値計算で燃焼場の時間発展を解いて得た物理量の時空発展データを入力し解析した．振動の位相や振動モードのエネルギー分率の算出，相関分析，現象推移の短期予測を実証した．燃焼場の特徴現象を特定し，いつどこで何が生じると危険かなど支配要因を明らかにした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
燃焼ダイナミクスは非線形力学系で表される複雑現象で，従来の解析手法である直交モード分解では多数の独立モードが発現し，現象分析に高次元の位相空間が必要なことから理解困難な現象であった．これに対し深層学習で位相空間を張る変数を導くと，複雑な燃焼振動場の状態を２次元という低次元位相空間に表せ，さらにモードとの関係も求められるので，どのような現象がどこでどの順番で生じるかを容易に判別可能となった．冷炎ダイナミクス解析にも適用できたことから，例えば同じ連鎖分岐爆発問題であるパンデミックの感染者数の時間的空間的振動なども解析できると考えられ，一般の非線形力学系問題の解析法として応用が期待できる成果を得た．
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