Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

サンゴ / 炭素同位体比 / vital effect / モデリング / 数値シミュレーション / サンゴ骨格 / 炭素安定同位体比 / モデル / 同位体 / シミュレーション

サンゴ骨格に記録される炭素安定同位体比のvital effectを解明するために、Nakamura et al.（2013）によって開発済みのサンゴポリプモデルに組み込む炭素同位体の拡張モジュールの開発を行った。このモデルを用いた数値実験により、サンゴ骨格の炭素安定同位体比のvital effectは呼吸由来の無機炭素が石灰化に使用されることで引き起こされることが分かった。また、このモデルによってサンゴ年輪に記録される炭素同位体比の年周変動も再現された。この年周変動は、サンゴ組織の炭素同位体比の変動と連動しており、この変化は主に日射量の年周変動に起因する光合成速度の年周変動に起因する。

乱流微粒化 / 噴霧燃焼 / 数値シミュレーション / サブグリッドモデル / 微小重力実験 / 微粒化理論 / モデリング / 自己不安定化機構 / 液体ロケット / 二流体同軸ジェット / 直接数値シミュレーション / サブグリッド / 自己不安定化ループ / 2流体同軸ジェット / シミュレーシ / モデリン

噴霧燃焼は航空宇宙機エンジンに不可欠な技術である。近年、エンジン開発のために数値シミュレーションの導入が図られてきているが、最も重要な微粒化過程を予測する機能を欠いているために、現行の噴霧燃焼シミュレータの能力は大きく制限されている。本研究では、微小重力実験の観察から生まれた新しい微粒化概念を発展させ、これまで分からなかった高速噴射液の不安定化機構と乱流微粒化過程を支配する物理法則を解明した。それにより、現行の噴霧燃焼シミュレータに組み込み、噴射液の発展に伴って生じる局所的に異なった乱流微粒化による噴霧生成をシミュレートするサブグリッドモデルを構築することに成功した。

パルスジェット燃焼 / 数値シミュレーション / 乱流燃焼 / LIPF(レーザー誘起前期解離蛍光法) / パルスジェット / 乱流火炎 / LIF / モデリング / 予混合火炎 / 希薄燃焼 / 可視化

本研究の3年目は、パルスジェットの数値シミュレーションをまとめる事と、出来ればレーザー誘起前期解離蛍光法(LIPF)によりパルスプラズマジェットの着火機構を解明する事を目的としていた。内径10x10x10cm^3の燃焼容器に当量比0.7のメタン・空気混合気を入れ、パルスジェット着火装置には当量比1.5のメタン・空気混合気を満たして着火させた場合のシュリーレン写真とLIPFの二次元の前期解離OHの分布を得た。これらの可視化計測による結果から、着火条件によってはパルスジェット着火装置内で生じた火炎がオリフィスを通って主燃焼室で消炎し、主燃焼室に分布したOHラジカルが花火のように点火するという現象を捕えることが出来た。この現象は、これまでに多くの研究者達によって予測はされてきたが、事実を捕えたのは今回が初めてである。
この実験結果と同じ条件で二次元軸対称による数値シミュレーションを行ったが、パルスジェット着火装置内の着火状況が同じではないなどの理由により、ジェット火炎の伝播で計算結果が実験よりも速いという結果を示した。この他に実験で見られた花火のような再着火が計算では再現出来なかった。この再現出来なかった点が、今後のシミュレーションの重要なポイントになる。化学反応機構と計算格子などが、再考される重要な項目となると考えている。その他、乱流のシミュレーションも重要なポイントになるであろう。今後の研究としては、乱流のシミュレーションと化学反応とのカップリングが焦点となると考えている。
これらの結果から考察すると、パルスジェット着火の方法は工学的にも有効な着火方法の一つであることが確認できた。これからは、この方法によって着火の制御などを考えていく必要があるであろう。

【研究分担者】
姫野武洋	東京大学	大学院・工学系研究科	准教授	(Kakenデータベース)
新城淳史	独立行政法人宇宙航空研究開発機構	その他部局等	研究員	(Kakenデータベース)

【研究連携者】
姫野武洋	東京大学	大学院・工学系研究科	准教授	(Kakenデータベース)
新城淳史	独立行政法人・宇宙航空研究開発機構	その他部局等	研究員	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
小紫公也	名古屋大学	工学部	助手	(Kakenデータベース)
藤原俊隆	名古屋大学	工学部	教授	(Kakenデータベース)