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2022 年度 研究成果報告書

燃料組成が初期火炎核成長および最小着火エネルギに及ぼす影響の解析

研究課題

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研究課題/領域番号 20K04327
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分19020:熱工学関連
研究機関大阪大学

研究代表者

堀 司  大阪大学, 大学院工学研究科, 講師 (40744066)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード火花点火 / プラズマ / 数値解析 / 層流燃焼速度 / 内燃機関 / 火花点火機関 / 火炎核
研究成果の概要

本研究では,燃料組成が初期火炎核成長および最小着火エネルギに及ぼす影響を調べることを目的とした.まず,定容容器を用いて,火花放電による球状伝播火炎の計測装置を構築した.燃料はメタン,アンモニア,水素,ヘプタンの単体とそれらの混合燃料とした.火炎核の成長速度と層流燃焼を計測し,混焼時における反応機構の検証を実施するデータを取得した.次に熱プラズマを考慮した火花放電および火花放電から火炎核成長を計算する手法を構築し,流動下における火花放電の伸長,再放電,短絡現象の予測に成功した.さらに,反応機構を用いて,最小点火エネルギに及ぼす燃料組成の予測に成功した.

自由記述の分野

燃焼工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では,メタンに加えて,カーボンフリー燃料である水素やアンモニアを組み合わせた場合の燃焼特性を実験により計測するとともに,プラズマを含む多成分系での燃焼の数値解析手法を開発した.本成果により,反応計算の精度改善が期待できるとともに,これまで実現が難しかった最小点火エネルギを計算により予測できるようになった.本研究の成果により,内燃機関の効率改善に最適な燃料の組み合わせの机上検討が実施できるようになり,内燃機関における水素,アンモニア,合成燃料の燃焼利用促進が期待される.

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公開日: 2024-01-30  

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