| 研究課題/領域番号 |
21K04757
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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27010:移動現象および単位操作関連
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| 研究機関 | 摂南大学 |
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研究代表者 |
植田 芳昭 摂南大学, 理工学部, 准教授 (00599342)
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| 研究分担者 |
井口 学 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 客員教授 (00043993)
加藤 健司 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (10177438)
脇本 辰郎 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (10254385)
中嶋 智也 大阪公立大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (80207787)
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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: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
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| キーワード | 鉄鋼精錬プロセス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
鉄鋼プロセスに見られる急激な気液界面現象は，反応速度促進による効率化や，不純物の除去を目的としたガスインジェクション法において，省エネルギー化，高品質化に多大な影響を与える．しかしながら，反応容器内部の流体は高温かつ不透明であることから，反応容器内部の状態を直接観測することは困難である．本研究は，気液界面の変形によって生成されるマイクロバブルの径によって放出される音のスペクトルが異なるという知見に基づき，反応容器内部の高温かつ不透明な流体中で起こるメゾスケールな気液界面現象を，そのときに発せられる放射音を利用して浴外から音響学的に把握するための技術方策を探るものである．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，ガスインジェクション法において生じるメゾスケールな気液界面現象を，そのときに発せられる放射音を利用して音響学的に診断するための技術的可能性について検討した．濡れの悪い粒子が溶銑内に貫入するときに形成する，細長く引き伸ばされたキャビティの崩壊によって発せられる放射音の特性について明らかにした．さらに，移動界面を扱うための計算手法の構築を目的として，ペナルティ法に基づく渦粒子法における境界条件の扱い方について明らかにした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
鉄鋼プロセスにおけるガスインジェクション法では，溶銑は高温かつ不透明であることから，浴内部の流動を把握することは非常に困難である．本研究では，溶銑内に不活性ガスと共に吹込まれる脱硫剤等の粒子群の浴内分散挙動と化学反応促進に関係する，粒子群背後に形成されるキャビティが崩壊するときに発せられる放射音に着目し，その音響信号から粒子の浴内分散挙動を診断する手法の可能性を探ろうとするものである．この手法の構築は，直接計測が困難な高温金属材料プロセス分野において過渡的な気液界面状態を非接触・非視認で把握するための技術として資するところは大であると考えている．
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