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2015 年度 実績報告書

火災・爆発シミュレーションに特化した燃焼反応データベースの構築

研究課題

研究課題/領域番号 15H02977
研究機関山形大学

研究代表者

桑名 一徳  山形大学, 理工学研究科, 准教授 (30447429)

研究分担者 寺島 洋史 (石原洋史)  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20415235)
林 直樹  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00377839)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード火災 / 爆発 / シミュレーション / 燃焼反応
研究実績の概要

本研究では、火災・爆発シミュレーションに特化した総括反応データベースを整備し、状況に応じて最適な反応パラメータを動的に、かつ自動的に選択できるアルゴリズムを開発することを目的とし、次の三つのタスクを設定した。タスク1は総括反応パラメータの導出であり、タスク2は総括反応パラメータの妥当性検証、そしてタスク3は最適な総括反応パラメータを自動選択するアルゴリズムの開発である。それぞれのタスクについて、研究実績の概要を以下に述べる。
タスク1(総括反応パラメータの導出): 爆発現象のシミュレーションで重要となる、伝播火炎の加速現象に適した総括反応パラメータについて検討した。具体的には、伝播火炎の加速現象に大きく影響するMarkstein数を再現できる総括反応パラメータについて検討した。また、詳細反応を考慮したシミュレーションも実施し、実験結果との比較も行った。
タスク2(総括反応パラメータの妥当性検証): 詳細反応メカニズムを考慮して、伝播火炎の加速現象に関するシミュレーションを実施した。この結果は、総括反応シミュレーション結果との比較に用いられる。また、有風下における可燃性液体のプール燃焼、壁面近くでの可燃性液体のプール燃焼、固体の燻焼といった火災・爆発現象について実験および総括反応シミュレーションを実施し、結果を比較した。
タスク3(最適な総括反応パラメータを自動選択するアルゴリズム開発): 複数の燃焼形態が同時に現れる場として、トリプルフレームを検討の対象とした。総括反応および素反応を用いた数値シミュレーションを実施し、火炎構造を定量的に評価できる物理量について検討した。

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

研究計画で設定した三つのタスクについて、燃焼実験、理論的考察、および数値シミュレーションを実施した。研究実績の概要に記したとおり、それぞれのタスクにおいて、おおむね計画通りに研究が進捗しているので、現在までの進捗状況はおおむね順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

本研究では、火災・爆発シミュレーションに特化した総括反応データベースを整備し、状況に応じて最適な反応パラメータを動的に、かつ自動的に選択できるアルゴリズムを開発するという目的を達成するために三つのタスクが設定され、現在までおおむね計画通りに研究が進展している。今後は、検討対象をさらに拡大し、それぞれのタスクを進展させる予定である。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] 火災旋風近傍の流れに関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      大西 博之,桑名 一徳
    • 雑誌名

      日本燃焼学会誌

      巻: 58 ページ: -

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Effective Lewis Number of Smoldering Spread over a Thin Solid in a Narrow Channel2016

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Kuwana, Kenta Suzuki, Yuki Tada, Genichiro Kushida
    • 学会等名
      36th International Symposium on Combustion
    • 発表場所
      Coex Convention and Exhibition Center(大韓民国)
    • 年月日
      2016-07-31 – 2016-08-05
    • 国際学会
  • [学会発表] Triple flame の火炎構造に関する数値解析(詳細素反応と総括反応の比較)2016

    • 著者名/発表者名
      林 直樹,堰 勇人,山下 博史
    • 学会等名
      第53回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      グランキューブ大阪(大阪市北区)
    • 年月日
      2016-05-24 – 2016-05-26
  • [学会発表] Quantitative Study of Fingering Pattern Created by Smoldering Combustion2016

    • 著者名/発表者名
      Yuki Tada, Kenta Suzuki, Hiroyuki Iizuka, Kazunori Kuwana, Genichiro Kushida
    • 学会等名
      8th International Seminar on Fire and Explosion Hazards
    • 発表場所
      Crowne Plaza Hefei(中華人民共和国)
    • 年月日
      2016-04-25 – 2016-04-28
    • 国際学会
  • [学会発表] 複数のマイクロスロットフレームの干渉に関する研究2015

    • 著者名/発表者名
      加藤 慶,桑名 一徳,平沢 太郎,中村 祐二
    • 学会等名
      第53回燃焼シンポジウム
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2015-11-16 – 2015-11-18
  • [学会発表] マイクロフレームの火炎高さに及ぼす浮力の影響2015

    • 著者名/発表者名
      佐々木 知美,桑名 一徳
    • 学会等名
      第53回燃焼シンポジウム
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2015-11-16 – 2015-11-18
  • [学会発表] マイクロフレームの消炎に関する数値解析2015

    • 著者名/発表者名
      阿部 沙紀,桑名 一徳
    • 学会等名
      第53回燃焼シンポジウム
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2015-11-16 – 2015-11-18
  • [学会発表] 有風下における火災旋風の数値シミュレーション2015

    • 著者名/発表者名
      齋藤 美咲,桑名 一徳
    • 学会等名
      第53回燃焼シンポジウム
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2015-11-16 – 2015-11-18
  • [学会発表] 火災旋風近傍の速度分布2015

    • 著者名/発表者名
      大西 博之,桑名 一徳
    • 学会等名
      第53回燃焼シンポジウム
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2015-11-16 – 2015-11-18
  • [学会発表] 化学反応と火炎伝播機構―水素およびプロパン二次元火炎の不安定性―2015

    • 著者名/発表者名
      松木 亮,寺島 洋史
    • 学会等名
      第53回燃焼シンポジウム
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2015-11-16 – 2015-11-18
  • [学会発表] Theoretical Prediction of Flame Propagation during a Gas Explosion2015

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Kuwana
    • 学会等名
      12th International Conference on Flow Dynamics
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2015-10-27 – 2015-10-29
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ガス爆発被害予測に関する理論的検討2015

    • 著者名/発表者名
      桑名 一徳
    • 学会等名
      日本機械学会熱工学コンファレンス2015
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2015-10-24 – 2015-10-25
  • [学会発表] 屋内火災の模型実験方法に関する考察2015

    • 著者名/発表者名
      桑名 一徳,永澤 沙織
    • 学会等名
      日本実験力学会2015年次講演会
    • 発表場所
      新潟大学(新潟県新潟市)
    • 年月日
      2015-08-28 – 2015-08-29

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公開日: 2017-01-06  

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