| 研究課題/領域番号 |
17K14237
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| 研究機関 | 宮崎大学 |
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研究代表者 |
出原 浩史 宮崎大学, 工学部, 准教授 (50515096)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 燃焼 / 数理モデル / 数値シミュレーション解析 |
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| 研究実績の概要 |
火災は一般家庭でもリスクの高い災害の一つであるが、その燃え広がり方は未解明なことが多く、よく分かっていない。この問題に対して空気の流れや流入量をコントロールでき、かつ空気の自然対流を抑制した単純な実験系が考案され、空気の供給速度や供給方向によって燃焼の挙動がまったく異なることが報告されている。本研究の目的は、実験で示された、空気の供給速度や供給方向によって燃焼の過程が異なることに焦点を当て、数理モデルを用いて、その違いを生み出す数理的構造を探索することである。
今年度の研究成果として、本研究で用いている数理モデルを新たな燃焼実験系へ応用したことが挙げられる。当初の研究計画では燃焼が酸素の流れに向かって進むものと、酸素の流れと同じ方向に進むものの2種類を考察することを考えていた。特にそれらの燃焼状態の変遷について数理モデルの数値シミュレーション解析という観点から考察することを予定していた。しかしながら、申請したときにはなかった新たな実験系が考案され、狭い空間において可燃物の中心に着火し、その中心部から酸素を供給するという実験が可能となった。それによって、燃焼が同心円状に広がるような状況も観察できるようになっている。そのため、今年度については当初の研究計画にはなかった既存の数理モデルのこの実験系への応用という観点で研究を進めた。今年度の研究によって、様々な環境における燃焼の振る舞いについて、当初の研究計画を含む形で包括的に理解できるのではないかという方向性が見えてきた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
今年度は本研究を提案した時点にはなかった新たな実験系が提案されたため、その実験系に対して、これまで利用してきた燃焼モデルを改変し、その実験系でもこれまでの燃焼モデルは有効なのかということを数値シミュレーションで確認した。燃焼が同心円状に広がるような状況においても数理モデルで再現できることがわかってきた。つまり、これまで利用してきた燃焼モデルの汎用性が明らかになってきたことは燃焼を理解する上で大きな進歩である。しかしながら、今年度実施した研究は申請時の計画とは異なるものであるため、進捗状況としてはやや遅れているという評価をした。
今年度の研究によって、当初の研究計画通りには進んでいないが、申請時の燃焼課題を含む形で数理モデルを用いて包括的に燃焼を理解できる枠組みが明らかになりつつある。この点については大きな進展があったということができる。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究期間を１年延長した理由として、上記の新たな燃焼実験系への既存の数理モデルの応用が挙げられる。様々な燃焼実験系を再現する数理モデルとして本研究で用いているものは非常に汎用性が高いという知見が得られた。この知見に基づき最終年度の研究として、空気の供給速度や供給方向によって異なる燃焼状態を見せるメカニズムを、数理モデルの数理解析という視点から明らかにしたいと考えている。特に、研究目標としては、数理モデルを用いて、それらの違いを生み出す数理的構造を探索することである。そのため、解の分岐という視点から燃焼の振る舞いの変化を明らかにしていく予定である。これによって申請当初の研究計画よりもより広い燃焼現象に対して、燃焼の挙動を解明することができるようになると考えている。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新型コロナの感染拡大の影響により国内外の出張ができなかったのが非常に大きい。次年度に実施する予定の計算機シミュレーション用のPCの購入や、関連する書籍などに充てる予定である。
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