2015 Fiscal Year Research-status Report
詳細反応機構構築と高時間分解能非接触計測で実現する自己着火液体燃料の着火過程解明
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26420164
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| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
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Principal Investigator |
大門 優 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 研究員 (90415901)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菅野 望 名城大学, 理工学部, 准教授 (40529046)
林 潤 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (70550151)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 自己着火燃料特性 / 着火過程解明 / 詳細化学反応機構構築 / 衝突噴流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，衛星推進エンジンにしようされている自己着火性液体燃料／酸化剤（モノメチルヒドラジン／四酸化二窒素）の自己着火モデルの提案を行うことを目的としている．自己着火を記述できる詳細化学反応機構の構築，自己着火燃料噴霧燃焼数値解析および検証試験を実施し，非定常燃焼現象理解を通じて自己着火モデルを構築する．
【反応機構構築】名城大学菅野助教により２６年度に詳細化学反応機構の検証が行われた．過去提唱されている反応機構よりも化学種の時間変化を精度良く再現できることが
示された．また，反応経路解析により自己着火現象を引き起こすメカニズムについても詳細な理解が進んだ．
【数値解析】申請者により自己着火性ガス衝突噴流の3次元解析が実施され，実験で確認されている２つの燃焼形態を数値解析により再現することに成功した．これまで十分理解されてこなかった自己着火性ガス衝突噴流の保炎機構が解明された．
【検証実験】大阪大学林講師により，実際の衛星エンジンの1エレメントを模擬した衝突噴流の液滴分布計測が実施された．自己着火性液体燃料／酸化剤燃焼時における液滴分布の計測は世界初であり，貴重な検証データとなる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
【反応機構構築】計画通り詳細化学反応の検証と反応経路解析が行われた．
【数値解析】当初は噴霧燃焼解析を実施する予定であったが，ガス衝突噴流解析において着火現象だけでなく，保炎メカニズムを明らかにできる可能性が出てきたため計画変更を行った．これにより衝突噴流に関する理解が大きく前進した．
【検証試験】当初は２６年度に開発した液面燃焼装置を用いた検証データ取得を実施し，衝突噴流試験は試験準備を実施する予定であったが，実液を扱える施設を所有する外部協力を得ることができ，２７年度中に衝突噴流試験の実施が可能となった．これにより最終目標である検証データ取得の手法は計画前倒しでほぼ確立した．
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| Strategy for Future Research Activity |
【反応機構構築】一次元定常火炎（予混合火炎，対向流拡散火炎）の反応解析を行い，非定常多次元計算との比較，重要な反応素過程の検討を行う．必要に応じ多次元流体計算に適用可能なサイズにモデルの簡略化を行う．
【数値解析】検証試験で得られる衝突噴流試験の解析を実施し，モデルの精度確認および改良方針を策定する．
【検証試験】確立した液面燃焼および衝突噴流試験を実施し，さらなる検証データを得る．
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| Causes of Carryover |
国際雑誌へ投稿中の査読論文が年度内に完了しなかったため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
査読論文の掲載料として使用予定．
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