| 研究課題/領域番号 |
25420798
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
石束 真典 東京大学, 生産技術研究所, 研究員 (10386716)
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| 研究分担者 |
甘蔗 寂樹 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (10544083)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 流動層 / 流動特性 / 等価回路 / モデル化 |
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| 研究実績の概要 |
本年度は、流動層流動特性のモデル化と等価回路化およびモジュール化、集積化として、流動層流動特性のモデル化と等価回路表記について検討を実施した。
これらの等価回路モデル化を行うにあたり、本研究において基本となる循環流動層を構成している流動層３種（気泡流動層、ライザー、ダウナー）について、平成２５年度に得られた結果、CFDによる計算結果、SPICEによる計算結果を比較検討した。
流動特性を等価回路にて表現し（等価回路モデル化）、さらにその等価回路を用いてSPICE処理系により解析することで、循環流動層の流動特性を再現することを検討した。特に循環流動層のライザ部分、およびダウナ部分における粒子循環量と圧力、そして入力としての粒子循環量に変動を与えた時の粒子循環量の変動などの実験結果を再現することに重点をおいた等価回路モデルの構築を試みた。実験結果により得られた循環流動層の流動特性と等価回路モデルを用いた計算により得られた流動特性を比較した結果、粒子循環量と圧力差、入力にステップ変動を与えた時の応答においてよい一致を得た。これにより、循環流動層の流動特性を等価回路によりモデル化することの妥当性を示せたと考えている。
流動層の形状変化、スケール変化、流動層流動特性の非線形的挙動を再現できるモデル化についても実施した。大型循環流動層及び小型の循環流動層の実験結果に基づく等価回路モデルを比較し、その差異をり表現するモデルであることを示した。また、トランジスタなどの能動素子を用いた等価回路モデルが循環流動層の一部部に適応できることを示し、これにより非線形的挙動を再現できることを明らかにした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度実施した流動層流動特性のモデル化と等価回路化およびモジュール化、集積化の検討においておおむね順調に進展している。
理由として以下の点があげられる。
流動層流動特性のモデル化と等価回路化およびモジュール化、集積化として流動層流動特性のモデル化と等価回路表記について検討を実施し、流動特性を等価回路にて表現し（等価回路モデル化）、SPICE処理系を用いて流動特性を再現した。特に粒子循環量、圧力や粒子循環量の変動などの再現に重点をおいたモデル構築のための検討を実施した。さらに、等価回路モデル化を行うにあたり、その中で基本となる流動層３種（気泡流動層、ライザー、ダウナー）について、平成２５年度に得られた結果、CFDによる計算結果、SPICEによる計算結果を比較検討した。
流動層の形状変化、スケール変化、流動層流動特性の非線形的挙動を再現できるモデル化および、CFDによる計算結果とモデルの比較の検討に更なる見当が必要な状況である。
よって、おおむね順調な進展である。
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| 今後の研究の推進方策 |
モデルのモジュール化と集積化の検討
等価回路モデル化により得られたモデルのモジュール化について次の項目を検討し、モデルによる再現を行う。これらの項目についてSPICEによる計算結果をもとに再現性を評価する。１、集積化（系の複雑化）２、システムのスケールアップ３、起動、停止の挙動解析
また、三塔式循環流動層型の反応器からなるエクセルギー再生型石炭ガス化炉システムについてモデルの構築を行い、大型三塔式循環型流動層（図２）の流動特性実験結果と比較を行う。CFDを用いた場合の流動層流動特性についての計算結果をもとに、等価回路モデル化の計算量の削減量を評価する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
実験の計測データ記録媒体及びモデルによる計算結果記録媒体の使用量が年度当初想定より次の理由で少なかった。実験における計測周期が当初想定より長い周期で十分であったこと、モデルを用いた計算結果のデータ量が想定より少ない量であったことである。これらは、実際に実験及び計算を実施するごとに量が異なるため、予想が困難である。そのため、記録媒体の費用分が未使用となり次年度使用額が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
平成27年度使用計画において計測データ記録用媒体の追加をおこなう予定である。
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