| 研究課題/領域番号 |
19K04843
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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24010:航空宇宙工学関連
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| 研究機関 | 日本大学 |
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研究代表者 |
野村 浩司 日本大学, 生産工学部, 教授 (30246847)
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| 研究分担者 |
田辺 光昭 日本大学, 理工学部, 教授 (90291707)
菅沼 祐介 日本大学, 生産工学部, 准教授 (60739035)
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) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | 噴霧燃焼 / 冷炎 / 燃え広がり / 燃料液滴列 / 予蒸発予混合燃焼器 / 微小重力環境 / 冷炎燃え広がり / 微小重力環境利用 / 液滴列 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
航空機用ガスタービンのNOx排出量削減や高熱効率化は急務な課題であり，こうした背景から進められているコアエンジンの小型高出力化や希薄予混合燃焼方式の導入は，どちらも燃焼器における逆火現象を誘発しやすい．噴霧火炎基部で起こる燃料液滴間の火炎燃え広がり現象を把握することが燃焼器の設計要件を明らかにするためには必要である．本研究では，噴霧火炎基部や燃料予蒸発管内で起こりうる燃料液滴の冷炎点火・燃え広がりに着目し，噴霧を単純化した燃料液滴列を対象にし，基礎的な研究を行う．軸対称な火炎燃え広がりが実現される微小重力環境を利用した実験を行うことで，数値シミュレーションの検証を容易にする．
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| 研究成果の概要 |
微小重力実験でデカン燃料液滴列を燃え広がる冷炎の存在を明らかにし，その燃え広がり速度を計測した．液滴直径の二乗履歴の傾きが大きく変化する時刻を計測対象の液滴に冷炎が燃え広がった時刻と定義し，各液滴の冷炎点火時刻と液滴位置の関係から，冷炎燃え広がり速度を算出した．初期液滴直径0.75 mm，液滴間隔2 mmの条件において，微小重力環境での冷炎燃え広がり速度は17.9 mm/sであった．液滴間隔4 mmの条件では，冷炎燃え広がり速度は，液滴間隔 2 mmの条件に比べて増大することがわかった．冷炎燃え広がり数値シミュレーションにより，液滴初期直径1 mmの条件で冷炎燃え広がり現象を実現できた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
燃料液滴列の冷炎燃え広がりに着目し，噴霧を単純化した燃料液滴列を対象に基礎的な研究を行った．軸対称な火炎燃え広がりが実現される微小重力環境を利用した実験を行うことで，数値シミュレーションの検証を容易にした．冷炎点火温度を下回る温度の雰囲気において，強制点火装置により点火した冷炎が燃料液滴列を燃え広がる現象を初めて明らかにした．また，その現象を数値シミュレーションでも実現させた．予蒸発管の作動条件で冷炎燃え広がりが起こるのか否かなど，噴霧燃焼器で冷炎点火・燃え広がりが起こる条件を明らかにすることにより，その後に発生する熱炎の挙動を現在より正しく予測できるようになると考える．
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