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2014 年度 実施状況報告書

壁面と火炎の相互干渉機構の数値解析による解明とその実験的検証

研究課題

研究課題/領域番号 26820062
研究機関名古屋大学

研究代表者

林 直樹  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00377839)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード予混合燃焼 / 壁面と火炎の干渉 / 数値シミュレーション / レーザ計測
研究実績の概要

エンジン等に見られるように,一般的な燃焼器は周囲を壁面で囲まれた構造となることが多く,火炎と壁面との干渉について考慮する必要がある.特に,近年研究が進んでいる超小型燃焼器では,その大きな面積/体積比により火炎に対する壁面の影響が顕著に現れると考えられる.
壁面が火炎に与える影響としては,主に壁面への熱損失および表面反応によって引き起こされるラジカルクエンチングが挙げられる.特に,近年,触媒ではないとされている材質による表面反応に着目した研究が行われており,著者らの研究グループにおいても,この影響に着目して検討を行っている.
本年度は,数値コードの高速化を行っている.同時に従来のコードを用いた数値シミュレーションを並行して行い,メタン燃料,プロパン燃料の場合について主に検討を行った.これにより壁面近傍での各化学種の分布や発熱速度に与える表面反応の影響について明らかにした.
また,壁面材質を様々に変えることにより壁面材質が特に既燃側で多く表れる化学種の分布に与える影響について検討を始めている.その結果,材質間でわずかではあるが差があることがわかり,今後継続して検討を行う予定である.ただし,従来から用いているバーナをより精度の高いものへと変更する必要があることもわかった.

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

特に,数値シミュレーションコードの高速化が遅れており,次年度以降,Xheon phi等の導入を視野に入れて開発を続ける予定である.

今後の研究の推進方策

シミュレーションについては計算コードの高速化を引き続き行うとともに,より実験との比較を視野に入れたシミュレーションを実施する予定である.
また,実験ではバーナの再設計を行うとともに,他の計測手法を導入することによりより多くの物理量に対する計測を試みる予定である.

次年度使用額が生じた理由

数値シミュレーションコードの最適化作業が遅れており,計算機の購入を次年度としたため.

次年度使用額の使用計画

計算機の購入を行う予定である.

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Numerical study of inuence of surface reaction and heat-loss on ame intensity of methane-air ames2014

    • 著者名/発表者名
      N. Hayashi, H. Yamashita
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 557 ページ: 012019

    • DOI

      10.1088/1742-6596/557/1/012019

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] メタン空気予混合火炎における壁面近傍の熱発生速度に与える表面反応の影響2014

    • 著者名/発表者名
      林直樹,山下博史
    • 学会等名
      第52回燃焼シンポジウム
    • 発表場所
      岡山コンベンションセンター(岡山県岡山市)
    • 年月日
      2014-12-03 – 2014-12-05
  • [学会発表] プロパン-空気予混合火炎のラジカル分布に与える表面反応の影響2014

    • 著者名/発表者名
      高鳥隼,林直樹,山下博史
    • 学会等名
      第52回燃焼シンポジウム
    • 発表場所
      岡山コンベンションセンター(岡山県岡山市)
    • 年月日
      2014-12-03 – 2014-12-05
  • [学会発表] Numerical study of inuence of surface reaction and heat-loss on flame intensity of methane-air flames2014

    • 著者名/発表者名
      N. Hayashi, H. Yamashita
    • 学会等名
      The 14th International Conference on Micro and Nanotechnology for Power Generation and Energy Conversion Applications
    • 発表場所
      淡路夢舞台国際会議場(兵庫県淡路市)
    • 年月日
      2014-11-18 – 2014-11-21
  • [学会発表] プロパン空気予混合火炎の燃焼特性に与える表面反応の影響2014

    • 著者名/発表者名
      高鳥隼,林直樹,山下博史
    • 学会等名
      熱工学コンファレンス2014
    • 発表場所
      芝浦工業大学豊洲キャンパス(東京都江東区))
    • 年月日
      2014-11-08 – 2014-11-08
  • [学会発表] Numerical study of influence of wall temperature and surface reaction on flame-wall interaction of a methane-air mixture2014

    • 著者名/発表者名
      N. Hayashi, H. Yamashita
    • 学会等名
      Poster Colloquium of 35th Combustion Institute
    • 発表場所
      San Francisco (USA)
    • 年月日
      2014-08-03 – 2014-08-08

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公開日: 2016-06-01  

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