Elucidation of soot aggregates oxidation phenomena generated from combustors and development of a prediction model

阐明燃烧器产生的烟灰聚集体氧化现象并开发预测模型

• 批准号: 21K12295
• 负责人: 橋本 淳
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Oita University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K12295/
• 关键词: すす; 粒子状物質; 凝集体; 予測モデル; 拡散火炎; 予混合火炎; 粒径; 燃焼

数ミクロン以下の微粒子は健康へ与える影響が大きく，来るゼロエミッション社会に向けて，その予測モデルの構築が早急に求められている．微粒子は葡萄の房状の凝集体である．微粒子径の評価モデルを提案するには，この凝集粒子の酸化およびそれに伴う断片化の記述が最も困難な課題である．そこで本研究では，凝集粒子酸化・断片化機構の解明および微粒子予測モデルの構築に取り組む．本年度はまず，Burner Stabilized Stagnation Flame実験装置の拡張を行いつつ，実用機関で用いられる液体燃料の代表成分について予混合火炎を形成，その微粒子排出特性に対するデータベースを構築した．さらに，1年目に構築した基本モデルを改良するとともに，実験結果に基づいて最適化を行った．具体的には，イソオクタン，トルエン，トリメチルベンゼンの2成分混合条件について，データベース構築とモデル検証が概ね完了している．さらに，イソオクタン・トルエンに対して，バイオ燃料の成分であるエタノールを混合した条件について，データベース構築とモデル検証まで終えた．ただし，本条件ではモデル改良を要する点を新たに示しており，3年目以降に検討・改良に取り組む．なお，以上の条件は，火炎帯近傍におけるすす生成・酸化領域での検証である．火炎後流での酸化・断片化領域を定常的に再現し，モデル構築を行うための装置拡張は，2年目に概ね設計が完了し，製作を進めている．使用する一部の部品（多孔質板）が，当初の手法では内製できず，学外の工作機械を有する企業と相談しながら製作を進めたため，若干進行が遅れている．概ね目処がたったため，3年目に実験・モデル検証を遂行する．提案モデルは別途実施している自動車会社との共同研究に提供し，実機エンジンでの設計計算用シミュレーションにも適用，検証を行っている．以上の結果として学会発表3件の報告を行った．

几微米或更少的颗粒对健康有很大影响，并且迫切需要为即将到来的零发射社会建立预测模型。细颗粒是葡萄的簇。要提出一个用于评估粒径的模型，最困难的任务是描述这些聚合粒子的氧化以及随后的碎片化。因此，在这项研究中，我们将致力于阐明凝结颗粒氧化和碎片化的机制，并建立一个预测细颗粒的模型。今年，我们首先扩展了燃烧器稳定的停滞火焰实验设备，并为实用发动机使用的液体燃料的典型组件创建了一个数据库，并为其颗粒发射特性创建了数据库。此外，第一年构建的基本模型根据实验结果得到了改进和优化。具体而言，对于混合异辛烷，甲苯和三甲基苯的两个组成部分的条件，数据库的构建和模型验证通常已经完成。此外，我们完成了数据库的构建和模型验证，以与甲苯和甲苯与生物燃料组件乙醇混合的条件。但是，这些条件显示了需要改进模型的新观点，我们将从第三年开始进行考虑和改进。在火焰区附近的烟灰形成和氧化区域中验证了上述条件。设备扩展以稳定地重现火焰唤醒中的氧化/碎片区域并建立模型，通常在第二年完成，生产已经进展。使用原始方法不可能在内部使用某些零件（多孔盘子），并且在大学外部使用机床的公司协商了生产过程，因此进度稍微放慢了速度。由于通常仅可用目标，因此将在第三年进行实验和模型验证。提出的模型是与正在分别实施的汽车公司进行联合研究的，并且也适用于对实际发动机的设计计算的模拟，并已进行验证。由于上述内容，我们在会议上报告了三个演讲。

项目成果

イソオクタン/トルエン/エタノール混合燃料予混合火炎の微粒子生成特性に及ぼす燃料混合割合の影響

燃料混合比对异辛烷/甲苯/乙醇混合燃料预混火焰颗粒生成特性的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: Kentaro Miura;Hiroto Ueno;Yu Numa;Seiichi Morita;Makoto Nishimoto;関涼太，今原岳，橋本淳
• 通讯作者: 関涼太，今原岳，橋本淳

イソオクタン／1,2,4-トリメチルベンゼン混合燃料のBSS火炎における粒径分布計測

异辛烷/1,2,4-三甲苯混合燃料BSS火焰中的粒度分布测量

• 发表时间: 2021
• 作者: Kentaro Miura;Hiroto Ueno;Yu Numa;Seiichi Morita;Makoto Nishimoto;関涼太，今原岳，橋本淳;橋本淳，徳山遥貴，今原岳;今原岳，関涼太，福井大智，橋本淳;徳山遥貴，今原岳，馬越大暉，橋本淳;今原岳，徳山遥貴，馬越大暉，橋本淳
• 通讯作者: 今原岳，徳山遥貴，馬越大暉，橋本淳

イソオクタン／トルエン混合燃料の過濃予混合火炎に対する粒径分布計測とモデル評価

异辛烷/甲苯混合燃料富预混火焰粒度分布测量及模型评价

• 发表时间: 2021
• 作者: Kentaro Miura;Hiroto Ueno;Yu Numa;Seiichi Morita;Makoto Nishimoto;関涼太，今原岳，橋本淳;橋本淳，徳山遥貴，今原岳;今原岳，関涼太，福井大智，橋本淳;徳山遥貴，今原岳，馬越大暉，橋本淳
• 通讯作者: 徳山遥貴，今原岳，馬越大暉，橋本淳

イソオクタン／トルエン混合燃料予混合火炎の微粒子排出特性に対するエタノール・2-プロパノール混合効果

乙醇与2-丙醇混合对异辛烷/甲苯混合燃料预混火焰颗粒物排放特性的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Kentaro Miura;Hiroto Ueno;Yu Numa;Seiichi Morita;Makoto Nishimoto;関涼太，今原岳，橋本淳;橋本淳，徳山遥貴，今原岳;今原岳，関涼太，福井大智，橋本淳
• 通讯作者: 今原岳，関涼太，福井大智，橋本淳

内燃機関の設計計算に適用可能な粒径分布予測モデルの開発（第1報） － イソオクタン／ノルマルヘプタン／トルエン混合燃料に対する検証 －

适用于内燃机设计计算的粒度分布预测模型的开发（第1次报告） - 异辛烷/正庚烷/甲苯混合燃料的验证 -

• 发表时间: 2022
• 作者: Kentaro Miura;Hiroto Ueno;Yu Numa;Seiichi Morita;Makoto Nishimoto;関涼太，今原岳，橋本淳;橋本淳，徳山遥貴，今原岳
• 通讯作者: 橋本淳，徳山遥貴，今原岳