| 研究課題/領域番号 |
18K03941
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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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| 審査区分 |
小区分19010:流体工学関連
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| 研究機関 | 一般財団法人電力中央研究所 |
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研究代表者 |
丹野 賢二 一般財団法人電力中央研究所, エネルギートランスフォーメーション研究本部, 上席研究員 (60462884)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | 固気混相流 / 粒子 / クラスタリング / 直接数値計算 / 等方性乱流 / 燃焼 / 固気混層流 / 噴流 / PIV / ストークス数 / シャドウ法 / 混相燃焼 / 群燃焼 / レーザー計測 / 可視化 |
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| 研究成果の概要 |
球形粒子および非球形粒子を伴う噴流乱流場の実験を行い、粒子の存在位置および流速を計測する実験を行った。その結果、球形粒子の場合には、従来知られている通り、渦との相互作用によりクラスタリングと呼ばれる粒子の偏在が確認されたが、非球形粒子の場合には、球形粒子の場合と比較して一様な分布となることがわかった。
次に、球形粒子、および非球形粒子用の抗力係数のモデルを用いて、等方性乱流場を対象にした数値計算を実施した。その結果、非球形粒子の場合には、球形粒子の場合と比較して一様な分布となるという実験と同様の結果が得られるものの、燃焼・ガス化挙動に及ぼす影響は軽微であることがわかった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の成果により、球形粒子では生じるクラスタリングと呼ばれる粒子の偏在が、非球形粒子の場合には緩和されることが明らかとなった。そのため本研究は、粒子の分散が重要となる反応装置や粉体機器においては、粒子の形状も考慮した上で設計・運用することが重要であることを示した。また、微小粉砕燃料を含む燃焼・ガス化分野のシミュレーションでは、球を対象にした運動モデルが用いられてきたが、その場合、燃焼・ガス化特性には大きな影響はないものの、燃料粒子の拡散にはある程度の影響には影響を及ぼすことから、シミュレーション結果の解釈する上で重要な指針を提示することができた。
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