| 研究課題/領域番号 |
20K21042
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分24:航空宇宙工学、船舶海洋工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
小林 秀昭 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (30170343)
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| 研究分担者 |
早川 晃弘 東北大学, 流体科学研究所, 准教授 (90709156)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 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 |
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2020年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
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| キーワード | OH-PLIF / ロケット燃焼 / 水素燃焼 / 高圧燃焼 / 気液混相燃焼 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，ロケット燃焼を想定した高圧環境における気液混相水素燃焼の基礎現象の解明に向けたOH-PLIFレーザー分光計測技術の開発を行う．高圧ロケット燃焼は実験自体が困難であることや極限環境下における非接触計測技術が未発達であることからその現象が十分に解明されておらず，数値解析研究の検証データも限られている．OH-PLIF計測により取得できる瞬時火炎断面の情報は，他の計測手法で得ることは困難であり，高圧燃焼器の設計に有益な基礎データとなる．本研究では高圧水素燃焼の強い自発光ならび液体水素からのミー散乱を抑制できるロケット燃焼環境のOH-PLIF計測に取り組む．
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| 研究成果の概要 |
ロケット燃焼を想定した高温高圧環境下の気液混相水素燃焼OH-平面レーザー誘起蛍光計測の技術開発を行った．5.0 MPaまでの環境でガスH2/O2拡散火炎を形成してOH(2,2)蛍光バンド計測を実施しS/N比が4を上回る鮮明な火炎構造を取得できた．3.0 MPaにおける気液混相ガス水素/液体酸素燃焼では，OH(2,2)蛍光バンド計測を適用しS/N比が 2程度で火炎構造観察が可能となった．酸素濃度60%まで酸素富化した0.5 MPaまでのメタン/酸素/窒素予混合気の燃焼実験では，OH(2,0)バンド励起および双方向LIF手法を組み合わせてOH濃度定量計測を実施し，数値解析結果と良い一致を得た．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ロケット推進系の高性能化，低コスト化に向けて技術開発が続けられているが，ロケット燃焼環境は100気圧，3000Kを超えるような超高圧高温環境であり，現象解明と燃焼数値解析の検証に活用できる計測技術が乏しい．計測技術の中でも平面レーザー誘起蛍光法は，火炎の断面に対してラジカル濃度分布を計測できることから，燃焼数値解析の検証に適しているものの，高圧下でS/Nが大きく低下する課題があった．本研究の成果はその適用範囲を大きく拡張しロケット燃焼技術の開発に貢献することが期待される．
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