| 研究課題/領域番号 |
19K04836
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| 研究機関 | 岐阜大学 |
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研究代表者 |
高橋 周平 岐阜大学, 工学部, 教授 (40293542)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 固体燃焼 / 可燃限界 / 複合材 / 微小重力環境 |
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| 研究実績の概要 |
本年度は，複合材のように異方性を持つ材料に関しての火炎伝播モデルを構築し，火炎伝播速度，火炎形状などの考察と，可燃限界の予測式の導出を行った．試料として，炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）を用いて，実験および理論式の構築を行った．ＣＦＲＰは炭素繊維とバインダーとなるエポキシ樹脂からなる複合材であるが，炭素繊維の繊維方向への熱伝導率は，樹脂部分と比較して極めて大きいため，熱伝導の異方性が無視できない．実験では，ＣＦＲＰ樹脂の炭素繊維交差角を変化させて作成し，火炎伝播速度および可燃限界に及ぼす影響を調べた．その結果，炭素繊維交差角が大きくなるほど限界酸素濃度が高くなること，また対向流速を与えた際に，これまで研究された単一樹脂と異なり，対向流速の増加により限界酸素濃度が減少する傾向が観察された．これらの結果は，炭素繊維を通した火炎から未燃部分への熱伝導が大きな役割を果たしており，気相を通した熱伝導に支配される単一樹脂の火炎伝播と大きく異なる特徴である．固相熱伝導を考慮した火炎伝播モデルを構築し，火炎形状および火炎伝播速度などの傾向を実験と比較したところ，観察された挙動を表すことができ，同じく複合材と考えることができる電線被覆の火炎伝播の挙動と似た傾向が現れることが分かった．本年度得られた結果は，昨年度得られた試料厚み効果のモデルとともに，現在行われているＩＳＳ軌道上実験の解析および今後の燃焼実験に対する重要な知見として活用できる．
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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
複合材であり，また宇宙分野でも用途が増加しているＣＦＲＰに対して，燃焼試験を行ってその特徴を明らかにするとともに火炎伝播モデルを構築した．また，昨年度の資料厚みが可燃限界に与える効果を複数の樹脂に対して検証し，おおむね順調に進捗している．これらの成果は，国際学会，国内学会，査読付き論文で公表された．
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究の重要課題の１つである試料形状が可燃限界に及ぼす影響をモデル化する予定である．先行実験として蛇腹形状を持つ平板試料の可燃限界を調査しており，折り幅および折り角をパラメータとして，火炎伝播時の伝熱経路をモデル化し，実験の傾向と比較する．また，ＩＳＳ移動上実験が予定されており，得られた知見を火炎伝播モデル検証に活用する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
コロナ禍の影響で，前期に実験があまり行えなかったことに加え，旅費などでの支出が大幅に減ったため．今年度は，厚みのある試料，ＣＦＲＰ，立体形状試料に関しての事件を進め，広範囲なデータを取得してモデル構築に活用する．
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