| 研究課題/領域番号 |
21K14079
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分19010:流体工学関連
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| 研究機関 | 日本大学 |
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研究代表者 |
秋元 雅翔 日本大学, 理工学部, 助教 (30778741)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2021年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
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| キーワード | 噴流 / 浮き上がり火炎 / 能動制御 / DBDプラズマアクチュエータ / 燃焼 / 流れの制御 / プラズマアクチュエータ / バーナー |
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| 研究開始時の研究の概要 |
DBD-PA（DBDプラズマアクチュエータ）を円形ノズル内部とノズル上部の円形ブラフボディに設置して，これら２つのDBD-PAを連動させて駆動し，円形ノズルから噴出される噴流を制御する．そして２つのDBD-PAで噴流を制御して，１つのアクチュエータで制御したときよりも，空気噴流の拡散が促進できるかを明らかにする．また噴流ガスをバイオガスとしてその浮き上がり火炎を制御し，噴出流量に対する可燃範囲を拡大して，得られる燃焼エネルギーの向上と燃焼負荷率が改善できるかを明らかにする．
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| 研究実績の概要 |
DBD-PA（DBDプラズマアクチュエータ）を備えた円形ブラフボディを製作し，研究を行った．円形ブラフボディは２種類の材質で製作した．
１．ベークライト（誘電体）で製作した円形ブラフボディDBD-PAの噴流制御：前年度（2022年度）までに研究を行った成果をまとめ，査読付き論文に投稿して論文誌に掲載された．
２．マシナブルセラミックス（誘電体）で製作したブラフボディDBD-PAの浮き上がり火炎制御：浮き上がり火炎（燃焼場）を円形ブラフボディDBD-PAで制御することも目的としているため，燃焼場でも使用可能なマシナブルセラミックスでDBD-PAを製作した．前年度（2022年度）で試作したブラフボディDBD-PAでは火炎の形状が歪んで制御が出来なかったため，形状を変更して製作した．複数回試作を行い，製作したブラフボディDBD-PAで浮き上がりを形成した結果，浮き上がり火炎の形状は歪みにくくなったが，ブラフボディのDBD-PAを駆動しても浮き上がり火炎を制御出来なかった．浮き上がり火炎を制御出来なかった原因としては，Ⅰ．DBD-PAの出力不足． Ⅱ．ブラフボディを設置するための支柱と円形ブラフボディ形状による気流の乱れ．が考えられる．
ⅠのDBD-PAの出力不足はブラフボディの絶縁破壊を起こさないために，高電圧側電極とグラウンド側電極の誘電体の厚みが厚かったことが原因と考えられる．またⅡの気流の乱れは，電極の設置や絶縁破壊防止のためにブラフボディの支柱やブラフボディが円筒形状になったことが原因と考えられる．
ⅠとⅡの問題を改善するために，円形ブラフボディDBD-PAの形状の根本的な見直しを行う．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
2023年度中に浮き上がり火炎を円形ブラフボディDBD-PAで制御することを目標としていたが，制御することが出来なかった．ブラフボディにDBD-PAを組み込む際に絶縁破壊を起こさない形状にする必要があるが，その形状を決定するのに試作を複数回行ったため，時間が掛かった．また絶縁破壊を起こさない形状でブラフボディを製作することが出来たが，想定以上にノズルから噴出した気体の流れがそのブラフボディで乱れてしまい，浮き上がり火炎を制御することが出来なかった．
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| 今後の研究の推進方策 |
浮き上がり火炎の制御を妨げたⅠ．DBD-PAの出力不足． Ⅱ．ブラフボディを設置するための支柱と円形ブラフボディ形状による気流の乱れ．を改善するために，円形ブラフボディDBD-PAの形状を変更する．現在はノズルから噴出する気体に対して垂直方向にブラフボディを設置するための支柱がある．燃焼制御用のブラフボディDBD-PAは絶縁破壊を防ぐためにこの支柱の厚みが厚く，気流の乱れの原因となっていた．この支柱の向きを噴出する気体と同じ向きに設計変更して気流の乱れを抑えて，DBD-PAで制御を行う．またブラフボディの形状変更に伴って電極の配置を見直し，印加電圧を増加させてDBD-PAの出力向上を行う．
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