| 研究課題/領域番号 |
21K04522
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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24020:船舶海洋工学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所 |
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研究代表者 |
今井 康雄 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 海上技術安全研究所, 上席研究員 (40426218)
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| 研究分担者 |
川内 智詞 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 海上技術安全研究所, 研究員 (20549993)
高木 正英 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 海上技術安全研究所, 研究員 (50371092)
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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: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
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| キーワード | 低硫黄燃料油 / すすの生成と酸化 / 壁面熱損失 / 化学自発光 / 芳香族分 / 化学発光 / 熱損失 / すす |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，舶用機関における低硫黄分燃料油の燃焼から膨張過程で存在する化学種の中で，すすの生成・酸化に寄与するとされているC2およびOHラジカルの自発光の時空間分布を計測し，さらに高温の火炎が壁面に接触する際の熱流束を計測することで，すすの生成・酸化と熱損失を同時に評価する手法を考案する．また，低硫黄燃料油中に含まれる芳香族や燃料噴射特性が，すすの生成や熱損失に及ぼす影響を評価することで，すすと壁面熱損失に大きな影響を及ぼすパラメータは何かを明確にし，低環境負荷に資する燃焼方式の在り方について検討することで，環境保全と地球温暖化防止に貢献する燃焼制御手法を示す．
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| 研究成果の概要 |
本研究では燃焼中に生成される化学種のうち，すすの生成および酸化に関係するC2およびOHラジカルの自発光の時空間分布の計測と，壁面に設けた同軸型熱電対による壁面温度計測を組み合わせて，すすの生成量と，すすの輻射熱伝達および燃焼による高温ガスの対流熱伝達の時空間分布を同時に評価できる手法を考案した．異なる芳香族分を含む2種類の供試燃料を用い，噴射特性も変更してすすの生成と壁面熱損失について評価した．その結果，試験燃料によるすすの生成や，すすの輻射熱伝達および燃焼ガスによる対流熱伝達の時空間分布の違いを示し，さらに噴射特性を変更することで，すす生成の抑制効果や壁面熱損失の時空間分布の違いを示した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で開発した計測手法は，燃料組成の違いによるすすの生成や，壁面熱損失の違いを同時に評価でき，さらに燃料の噴射特性によるすすの生成や壁面熱損失の違いも評価可能である．また本研究で示された結果は，すすの排出量や壁面熱損失の時空間分布として得られており，燃焼室内におけるすすの生成から消滅，さらには高温ガスによる壁面熱損失の様子が示された．これらは，燃料設計やエンジン設計をする上で重要な情報であり，すすの排出量と温室効果ガスを同時に削減し，環境に配慮した開発を行うための評価ツールとなると考えられ，喫緊の課題である温室効果ガスの削減等に重要な役割を果たすことが可能である．
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