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2022 年度 実施状況報告書

高速温度計測とInfi-TOFの複合分析による金属液滴連鎖分裂の凝縮相反応流解析

研究課題

研究課題/領域番号 22K18771
研究機関九州大学

研究代表者

井上 智博  九州大学, 工学研究院, 准教授 (70466788)

研究分担者 王 振英  九州大学, 工学研究院, 助教 (20896633)
研究期間 (年度) 2022-06-30 – 2024-03-31
キーワード金属液滴 / 温度計測 / 質量分析 / 発生ガス計測 / 凝縮相 / 連鎖分裂
研究実績の概要

近年,高温の液滴が自発的に10回も分裂を繰り返す『連鎖分裂』が発見・報告され,新たな熱流体現象として注目されている.しかし,現状では,連鎖分裂を駆動する,液滴内部で発生するガス種が不明なことから,なぜ連鎖分裂が発生するのか?という根本的な疑問すら未解明である.エネルギー変換効率に優れる連鎖分裂の工学的応用に向けて,本研究は,液滴温度と発生ガス種を同時計測可能な手法を開発するとともに,実現象に適用することで,連鎖分裂機構を解明することが目的である.
初年度は,グラインダーおよび手持ち花火から発生した,炭素鋼とチタンの金属液滴を対象に,輝度比(R/G)と温度の関係を校正した二色温度計測を実施した.融点が比較的低い炭素鋼について,液滴温度を非定常的に計測できることを確認した.その結果,液滴が分裂した直後に温度低下することが明らかになった.他方,融点が高いチタン液滴については,温度校正範囲の上限温度を上回り,定量的な温度計測が困難であった.並行して,マルチターン質量分析を用いたその場のガス種計測を試みた.これらの結果から,二色温度とガス種の新たな複合分析の実現可能性を示すことに成功した.同時に,凝縮相反応に起因する発生ガス種を特定するためには,同複合分析の効率化と,実験結果の分析についてさらなる改良の余地があり,次年度の課題を明確化した.
本年度の研究成果を,査読付き論文および学会発表を通じて公表した.

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

調書の予定に従って,順調に進捗している.

今後の研究の推進方策

調書の計画をさらに推進すべく,今後は複合分析の効率化を図る.
研究遂行にあたって問題はない.

次年度使用額が生じた理由

当初,2022年度に開催予定されていた国際会議が2023年度に延期されたことで,初年度は計画よりも旅費への支出が少なかった.次年度は,同国際会議への参加を予定しており,次年度使用額とあわせて,旅費を支出することで,当初の予定通り予算を執行する予定である.

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Aix-Marseille University(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      Aix-Marseille University
  • [雑誌論文] Unsteady Stream-Tube Model for Pulse Performance of Bipropellant Thrusters2023

    • 著者名/発表者名
      Oishi Yuki、Tauchi Soma、Inoue Chihiro
    • 雑誌名

      Journal of Propulsion and Power

      巻: 39 ページ: 3~10

    • DOI

      10.2514/1.B38793

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evaporation of Three-Dimensional Wavy Liquid Film Entrained by Turbulent Gas Flow2022

    • 著者名/発表者名
      Inoue Takuya、Inoue Chihiro、Fujii Go、Daimon Yu
    • 雑誌名

      AIAA Journal

      巻: 60 ページ: 3805~3812

    • DOI

      10.2514/1.J061381

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Analysis on bursting mechanism of carbon steel sparks2022

    • 著者名/発表者名
      Taro Kimura, Chihiro Inoue
    • 雑誌名

      Science and Technology of Energetic Materials

      巻: 83 ページ: 95-101

    • DOI

      10.34571/stem.83.3_95

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fragmentation and solidification of fusible alloy melt by water spray2022

    • 著者名/発表者名
      Hikita Wataru、Hirayama Shodai、Inoue Chihiro、Wang Zhenying、Nakaseko Makoto、Takashita Takuya
    • 雑誌名

      Powder Technology

      巻: 409 ページ: 117778~117778

    • DOI

      10.1016/j.powtec.2022.117778

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 炭素鋼およびチタンの液滴分裂における異なる発泡機構2022

    • 著者名/発表者名
      馬田 勝一郎, 木村 太郎, 井上 智博
    • 学会等名
      2022年度火薬学会春季研究発表会
  • [学会発表] 高速度撮影と熱重量測定に基づく線香花火の火花生成機構解析2022

    • 著者名/発表者名
      田島 千穂, 渡辺 結起乃, 伊里 友一朗, 井上 智博,三宅 淳巳
    • 学会等名
      2022年度火薬学会春季研究発表会
  • [学会発表] 高速水噴霧による溶融金属の分裂と固化プロセス2022

    • 著者名/発表者名
      疋田 航,井上 智博,中世古 誠
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会2022年度春季大会
  • [学会発表] IN-SITU REAL-TIME MEASUREMENT OF DROPLETS DYNAMICS USING A HIGH-SPEED STREAMING CAMERA2022

    • 著者名/発表者名
      T.ICHIMURA, C.INOUE and G.KUWABARA
    • 学会等名
      The 13th Pacific Symposium on Flow Visualization and Image Processing
    • 国際学会
  • [学会発表] 乱流気流に駆動された環状高粘度液膜の高速可視化と数理モデル2022

    • 著者名/発表者名
      鎌田 祥彰,井上 拓哉,王 振英,井上 智博
    • 学会等名
      日本混相流学会 混相流シンポジウム2022
  • [学会発表] LIFを用いた環状液膜の膜厚と界面摩擦係数の非定常計測2022

    • 著者名/発表者名
      井上拓哉,鎌田祥彰,王振英,井上智博,妹尾茂樹
    • 学会等名
      第50回日本ガスタービン学会定期講演会
  • [学会発表] 軌跡解析を利用したチタン火花の破裂機構の検討2022

    • 著者名/発表者名
      坂本 友輝,王 振英,井上 智博
    • 学会等名
      2022年度火薬学会秋季研究発表会
  • [学会発表] 宇宙機エンジンにおける性能高度化と熱特性を両立した最適設計モデル2022

    • 著者名/発表者名
      田内颯真,井上智博,王振英
    • 学会等名
      日本航空宇宙学会西部支部講演会
  • [学会発表] 乱流気流に駆動された壁面上液膜の不安定と液滴飛散2022

    • 著者名/発表者名
      鎌田祥彰,王振英,井上智博,妹尾茂樹
    • 学会等名
      日本航空宇宙学会西部支部講演会
  • [学会発表] 固化を伴う液体金属分裂プロセスの高速度可視化計測2022

    • 著者名/発表者名
      安原はるか,Ren Mengjia,Wang Zhenying,井上智博
    • 学会等名
      日本機械学会 第100期 流体工学部門 講演会
  • [学会発表] ガスアトマイズによる溶融金属微粒化の高速度可視化2022

    • 著者名/発表者名
      内田奈緒,王振英,井上智博,高下拓也
    • 学会等名
      第31回微粒化シンポジウム
  • [備考] 九州大学推進工学分野井上研究室Webページ

    • URL

      https://aero.apl-kyushu.page

  • [備考] 九州大学研究者情報

    • URL

      https://hyoka.ofc.kyushu-u.ac.jp/search/details/K006967

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公開日: 2023-12-25  

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