| 研究課題/領域番号 |
21K03902
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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19020:熱工学関連
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| 研究機関 | 東海大学 |
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研究代表者 |
野原 徹雄 東海大学, 総合科学技術研究所, 研究員 (40718186)
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| 研究分担者 |
落合 成行 東海大学, 工学部, 教授 (40407995)
高橋 俊 東海大学, 工学部, 准教授 (60553930)
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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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | NOx低減/CO2吸収・回収 / 尿素SCRシステム / 表面微細加工 / 液滴微粒化 / PIV-DDM＋データ同化 / 可視化システム / 気液混相流 / AI液滴認識 / NOx/CO2低減・吸収・回収 / 気液二相混相流 / 高速可視化 / 液滴微粒化・気化 / ライデンフロスト現象 / マクロ~ミクロスケール高速可視化 / 液滴微粒化・AI液滴認識 / 排ガス浄化/NOx低減/CO2吸収・回収 / 低エネルギー微粒化制御 / 可視化/PIV-DDM |
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| 研究開始時の研究の概要 |
NOxの低コスト浄化技術の高度化と共にCO2吸収手法の開発へ展開し, エンジンから排出されるNOx/CO2の同時抑制にて, 世界中の大気汚染や温暖化防止への研究への新たな道を拓く．
液滴の衝突微粒化コントロールをバイオミメティクス(生体模倣)にヒントを得た表面微細構造にて促進し, 更に関連部分に帯電する静電気力や電場アシスト技術も付加した超微粒化制御手法の開発を目指す．
それらの技術にてマクロ～ミクロレベルでの撮影サイズ、そしてミリ～マイクロ秒可視化撮影技術にて気液混相流のPIV-DDM(粒子画像流速測定＋離散液滴法)解析と液滴認識用AIにて液滴挙動把握や予測の最短・最適計算を実施する.
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| 研究成果の概要 |
排ガス流量/温度域の再現可能な可視化用実験装置を設計・製作し，高速度カメラにてこれまで殆ど報告がなかった排ガス内でのミクロ~マイクロ秒での気液混相状態および噴霧液滴の微粒化度合いを明らかにした．それら実験データを基に液滴挙動の再現や他の条件での予測について液滴認識用AIも組み合わせた新たな最短・最適計算手法も見出した.
更にNOx低減用尿素水やCO2吸収液を衝突させ微粒化制御するための表面微細加工を施した衝突板の開発を行った．様々な穴径や深さ，温度違いによる液滴衝突後の微粒化度合いやライデンフロスト現象の発現有無についてWe数との新たな相関やCO2吸収率結果が得られた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
排ガス内でのミクロ~マイクロ秒での噴霧液滴の微粒化度合いや気液混相状態の把握により，排気管内でのトラブル解消や，気液混相流の新たな計算手法(PIV-DDM:粒子画像流速測定＋離散液滴法)解析の開発にて通常のCFDとは違う低コスト・小時間での解析方法が期待される．
更にハスの葉表面にヒントを得た様々なディンプル形状等の表面微細加工による特殊テクスチャープレートの開発にて，尿素水やCO2吸収液を噴霧衝突させる衝突板にそれらを施した際に，噴霧エネルギーを追加せずに通常の未加工板に衝突させるよりも微粒化(=表面積増加)促進や排ガス流内の均一化にも貢献すると考える．
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