| 研究課題/領域番号 |
23KK0082
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| 研究種目 |
国際共同研究加速基金(海外連携研究)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分24:航空宇宙工学、船舶海洋工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
松岡 健 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (40710067)
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| 研究分担者 |
川崎 央 静岡大学, 工学部, 准教授 (20802242)
伊東山 登 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 助教 (50881215)
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| 研究期間 (年度) |
2023-09-08 – 2027-03-31
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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 |
20,930千円 (直接経費: 16,100千円、間接経費: 4,830千円)
2026年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2025年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2024年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2023年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
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| キーワード | 回転デトネーションエンジン / 予混合気 / 多孔質 / 予混合 / 圧力ゲイン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
最も激しい燃焼波であるデトネーション波を用いた回転デトネーションエンジン（RDE）は、高速燃焼によるシステムの小型高出力化と既存燃焼サイクルで最高の理論熱効率を実現する。しかしながら、非定常燃焼器特有の煩雑さによりRDEの潜在的優位性であるPressure Gain（PG）は実験的に確認されていない。本国際共同研究では、JSPS国際共同研究強化（A）にて2022年度にCalifornia Institute of Technology内に設置した予混合RDE基礎実験設備を発展させ、PGを阻害する物理メカニズムを解明するための国際的な基礎研究フレームワークを形成することを目的とする。
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| 研究実績の概要 |
最も激しい燃焼波であるデトネーション波を用いた回転デトネーションエンジン（RDE）は、高速燃焼によるシステムの小型高出力化と既存燃焼サイクルで最高の理論熱効率を実現する。本研究グループは、2021年7月にJAXA宇宙科学研究所の観測ロケットS-520-31号機を用いて、世界初の宇宙環境下でのRDE作動を成功させ、世界をリードしている（Goto et al., Journal of Spacecraft and Rockets, 2023）。しかしながら、非定常燃焼器特有の煩雑さによりRDEの潜在的優位性であるPressure Gain（PG）は実験的に確認されていない。本研究の最終目的はこの優位性を実験的に立証し、実用化研究へつなげることである。本国際共同研究では、JSPS国際共同研究強化（A）にて2022年度にCalifornia Institute of Technology内に設置した予混合RDE基礎実験設備を発展させ、PGを阻害する物理メカニズムを解明するための国際的な基礎研究フレームワークを形成することを目的とする。
当該年度は、名古屋大学内に新たに予混合RDE実験設備の構築を行い、以下に示す2つの成果を得た。１つ目は、RDE作動で使用予定の多孔質金属インジェクタを通過する予混合気質量流束のモデル化である。予混合RDEでは、混合気の点火時にインジェクタ上流まで火炎がさかのぼるフラッシュバックという現象が課題となる。その解決策として、金属多孔質材を選定し、模擬ガス（窒素ガス）を用いた流し試験を実施した。その結果、多孔質材内を等温過程と仮定したモデルとよく一致する結果を得た。また、その質量収束がRDE作動に必要流束を満たしていることも確認できた。2つ目は、予混合製造設備の構築である。ファンを用いた10分程度の短時間での予混合気生成の実現性が確認できた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の予定通り、予混合気製造設備の構築の見通しが立った点、および多孔質金属インジェクタの質量流束がRDE作動条件を満たしていることが確認できた点で、おおむね順調に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、構築した予混合製造設備と多孔質金属インジェクタを組み合わせた予混合RDE実験設備を構築し、予混合RDE作動を実証することに尽力する。RDE作動条件（予混合気種および圧力、点火条件、燃焼器スケール）を明らかにする。また、透明な燃焼器を用いた自発光可視化実験を実施し、RDE作動時の支配パラメータである予混合気充填高さを評価する。
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