| 研究課題/領域番号 |
15560236
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
石川 本雄 筑波大学, 機能工学系, 教授 (90109067)
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| 研究分担者 |
藤野 貴康 筑波大学, 機能工学系・日本学術振興会, 特別研究員(PD)
船木 一幸 宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部宇宙輸送工学研究系, 助教授 (50311171)
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| キーワード | MHD発電機 / 石炭燃料 / CO_2回収 / 強い相互作用 / 3次元解析 / 衝撃波 / 境界層剥離 / 2次流れ |
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| 研究概要 |
石炭を燃料とする発電方式において、空気でなく酸素で燃焼すると、排気ガス中の二酸化炭素の濃度が濃くなり、二酸化炭素を効率的に回収できる。MHD発電方式以外ではCO2を回収すると従来の発電方式の発電所効率は30%(高位発熱量基準)程度になると報告されている。我々は、CO2液化回収式MHD発電方式を用いると酸素製造電力、CO2液化電力を差し引いても、45%(高位発熱量基準)以上の発電所効率が可能であることを示した。また、CO2を液化回収しない高効率MHD発電方式では60%(高位発熱量基準)以上の高効率が可能であることも示した。
高性能MHD発電機の実現には、MHD発電機内の衝撃波の振る舞いの解明、電流集中アーク現象、電極間短絡現象などの解明、また電磁界と流体との相互作用による2次流れの解明が不可欠である。いずれも高温・高圧・高速弱電離プラズマ内の電磁界と流体との複雑な相互作用に依存しており、その強い相互作用の解明は非常に重要である。超音速流れにおける衝撃波-境界層相互作用を検討するために、時間依存2・3次元圧縮性ナビエ・ストークス方程式をTVD法を用いて、マックスウェル方程式と一般化オームの法則はガラーキン有限要素法を用いて解析し、電極近傍の3次元相互作用現象を明らかにすると共に、衝撃波-境界層剥離相互作用現象を再現した。また弱電離プラズマ、電磁場相互作用により、プラズマ流れの大規模な渦が誘起され、この大規模渦が電極集中現象および発電機全体の発電特性に与える影響を明らかにした。
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