| 研究課題/領域番号 |
21H01576
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分25020:安全工学関連
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| 研究機関 | 公立諏訪東京理科大学 |
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研究代表者 |
今村 友彦 公立諏訪東京理科大学, 工学部, 教授 (50450664)
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| 研究分担者 |
桑名 一徳 東京理科大学, 創域理工学研究科国際火災科学専攻, 教授 (30447429)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2023年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2022年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2021年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
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| キーワード | 着火 / リスクアセスメント / 水素 / モデリング / 高温熱面 / 予混合気 / 流動 / 予測モデル / 臨界条件 / 可燃性ガス / 加熱壁面 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高温熱線，ホットプレート，たばこなど一定のパワーで加熱される熱面による，流動可燃性混合気の着火現象に注目した研究である。実験，数値シミュレーション，理論解析を駆使して着火時の熱流束や着火時間，着火温度を求めそのパラメータ依存性を究明し，流動する可燃性予混合気の着火の臨界条件の定量的予測を可能とする学術的モデルの構築をめざす。着火現象の成否を分ける臨界条件の支配パラメータの特定とその影響度の解明を解決すべき学術的課題に掲げた。水素やプロパン等のクリーンエネルギーのリスク管理などの安全工学分野をはじめ，予混合燃焼の広い分野に応用性，発展性の高い研究である。
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| 研究成果の概要 |
カーボンニュートラルに資する次世代燃料のリスク評価に資するため，流動する可燃性予混合気の高温熱面による着火現象の予測手法の確立を目指した研究を実施した。まず，プロパン／空気予混合気を対象として着火実験を行い，着火に至る臨界条件となる熱流束の流速依存性を明らかにするとともに，ペクレ数に支配されることを次元解析により明らかにした。これを水素／空気予混合気に適用できるよう拡張し，良好な予測結果を確認した。さらに，熱面周囲の気相温度データの自己相関係数を経時的に解析することで，およそ80s程度早期に着火を検知できる可能性を示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では可燃性予混合気が高温熱面に衝突した場合に，着火に至る臨界条件を予測できる学術的モデルの構築に取り組んだ。着火に至る熱流束および着火温度を有次元の形で予測できるモデルを次元解析により構築し，これが燃料種によらず適用可能であることを示した。さらに，温度の自己相関係数の経時変化から着火を予測できる可能性を見出した。これらはこれまで明らかにされていなかった事項であり，学術的に大きな価値がある。これらの知見は今後の脱炭素エネルギーの社会実装に向けたリスク評価手法として幅広く応用可能である。この点に本研究の社会的意義があると確信する。
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