研究者詳細

顔写真

ハヤカワ　アキヒロ
早川　晃弘
Akihiro Hayakawa
所属
流体科学研究所　附属統合流動科学国際研究教育センター　高速反応流研究分野
職名
准教授
学位

  • 博士（工学） （九州大学）

所属学協会 4

  • 日本航空宇宙学会

  • 自動車技術会

  • 日本機械学会

  • 日本燃焼学会

研究キーワード 2

  • 燃焼工学

  • 反応性ガス力学

研究分野 1

  • ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 熱工学 /

受賞 20

  1. Highly Cited Researchers 2025

    2025年11月　クラリベイト・アナリティクス

  2. 技術賞

    2025年11月　日本燃焼学会　高効率・低 NOx 液体アンモニア噴霧燃焼用マイクロガスタービン燃焼器の開発

  3. Most impactful Articles in 2023

    2025年9月　ACS Publications　Mini Review of Ammonia for Power and Propulsion: Advances and Perspectives

  4. Distinguished Paper Award

    2025年2月　The Combustion Institute　Emission characteristics of confined non-premixed ammonia–oxygen–nitrogen turbulent jet flames under oxygen-enriched conditions

  5. 科学技術分野の文部科学大臣表彰 若手科学者賞

    2024年4月　文部科学省　カーボンニュートラルに向けた燃料アンモニアの燃焼科学研究

  6. 論文賞

    2023年11月　日本燃焼学会　Measurement and modelling of the laminar burning velocity of methane-ammonia-air flames at high pressures using a reduced reaction mechanism

  7. Young Investigator Award

    2023年5月　The 13th Asia-Pacific Conference on Combustion

  8. 奨励賞

    2022年11月　日本燃焼学会　燃料利用に向けたアンモニアの基礎燃焼特性解明に関する研究

  9. 2022 Energy and Fuels Rising Star

    2022年10月　ACS Publications

  10. 論文賞

    2020年12月　日本燃焼学会　Development of a wide range-operable, rich-lean low-NOx combustor for NH3 fuel gas-turbine power generation

  11. Best Presentation Award for Young Researcher

    2019年12月　16th International Conference on Flow Dynamics　Product Gas Characteristics of Strain and Swirl Stabilized Ammonia/air Flames

  12. 論文賞

    2019年11月　日本燃焼学会　Science and Technology of Ammonia Combustion

  13. 部門一般表彰（講演論文表彰）

    2018年10月　日本機械学会 熱工学部門　Effects of pressure on combustion characteristics of ammonia/air premixed turbulent flames in swirling flows

  14. 奨励賞（研究）

    2018年4月　日本機械学会　アンモニア燃焼の基礎特性解明とその応用の研究

  15. 優秀ポスター賞

    2017年7月　東北大学若手アンサンブルプロジェクト　Laser Induced Thermal Grating Spectroscopy (LITGS)による非接触温度計測とその高度化

  16. ベストプレゼンテーション賞

    2016年11月　日本燃焼学会　Quantitative Temperature Measurement of High Pressure CH4/O2/N2 Laminar Flames using Laser Induced Thermal Grating Spectroscopy (LITGS)

  17. 熱工学部門 部門一般表彰（講演論文表彰）

    2012年11月　日本機械学会熱工学部門　Study of Thermo-diffusive Effects on Iso-octane/air Flames at Fixed Turbulence Karlovitz Number

  18. 三浦賞

    2010年3月　日本機械学会

  19. 若手優秀講演フェロー賞

    2009年3月　日本機械学会　イソオクタン予混合火炎の層流および乱流燃焼特性に及ぼす二酸化炭素希釈の影響

  20. 畠山賞

    2006年3月　日本機械学会

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論文 30

  1. Pressure profiles and flame behaviors of a scramjet model combustor with two-stage fuel injection for low flight Mach numbers 査読有り

    Kei Norimatsu, Noriko Katsumura, Satoshi Nishiura, Taku Kudo, Akihiro Hayakawa

    Acta Astronautica　244　357-366　2026年7月

    出版者・発行元：

    DOI： 10.1016/j.actaastro.2026.02.022 　

    ISSN：0094-5765

  2. Effects of Optical Layout and Product Gas on the Temperature Measurements Using LITGS for Oxygen Enriched CH 4 /O 2 /N 2 Premixed Flames at High Pressure 査読有り

    Hiromi Kondo, Yuta Mizuno, Taku Kudo, Akihiro Hayakawa

    Combustion Science and Technology　198　(7)　1720-1741　2026年

    出版者・発行元：

    DOI： 10.1080/00102202.2025.2494153 　

    ISSN：0010-2202

    eISSN：1563-521X

  3. Effects of a dual-cavity flameholder on the flameholding characteristics and flame behavior for low flight Mach numbers 査読有り

    Kei Norimatsu, Noriko Katsumura, Satoshi Nishiura, Taku Kudo, Akihiro Hayakawa, Hideaki Kobayashi

    Acta Astronautica　238　759-768　2026年1月

    出版者・発行元：

    DOI： 10.1016/j.actaastro.2025.09.024 　

    ISSN：0094-5765

  4. Flameholding characteristics and flame behaviors of a scramjet model combustor with two-stage fuel injection for low flight Mach numbers 査読有り

    Kei NORIMATSU, Noriko KATSUMURA, Satoshi NISHIURA, Taku KUDO, Akihiro HAYAKAWA

    Journal of Thermal Science and Technology　21　(2)　25-00382　2026年

    出版者・発行元：

    DOI： 10.1299/jtst.25-00382 　

    eISSN：1880-5566

  5. Gas radiation characteristics of non-premixed ammonia–oxygen–nitrogen turbulent jet flames and comparison with methane jet flames under oxygen-enriched conditions 査読有り

    Yu Xia, Daichi Matsumoto, Sophie Colson, Taku Kudo, Kai Tanji, Marina Kovaleva, Akihiro Hayakawa, Hideaki Kobayashi

    Fuel　396　135274-135274　2025年9月

    出版者・発行元：

    DOI： 10.1016/j.fuel.2025.135274 　

    ISSN：0016-2361

  6. Effects of wall heat loss on emission characteristics of liquid ammonia spray combustion using a swirling burner 査読有り

    Yi-Rong Chen, Gauthier Reibel, Kohei Oku, Hirofumi Yamashita, Akihiro Hayakawa, Taku Kudo, Hisayoshi Ito, K. D. Kunkuma A. Somarathne, Hideaki Kobayashi

    Applications in Energy and Combustion Science　23　100370-100370　2025年9月

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.jaecs.2025.100370 　

    ISSN：2666-352X

  7. 非一様な対象の計測において計測領域の大きさと姿勢がLITGS による温度定 量計測結果に及ぼす影響 査読有り

    近藤 広海, 乗松 慧生, 長谷川 翔哉, 工藤 琢, 早川 晃弘

    日本燃焼学会誌　67　165-174　2025年8月

  8. Free-flight and tracking experiments of a multi-parabola laser propulsion vehicle 査読有り

    Masayuki Takahashi, Yuya Hayadate, Koichi Mori, Akihiro Hayakawa

    Scientific Reports　15　(1)　2025年5月3日

    出版者・発行元：

    DOI： 10.1038/s41598-025-00429-0 　

    eISSN：2045-2322

  9. Visualization of liquid ammonia spray using 2p-SLIPI and comparison of liquid ammonia spray and gaseous ammonia combustion in a swirl combustor at atmospheric pressure 査読有り

    Hirofumi Yamashita, Akihiro Hayakawa, Kohei Oku, Sophie Colson, Gauthier Reibel, Yi-rong Chen, K. D. Kunkuma, A. Somarathne, Ekenechukwu C. Okafor, Taku Tsujimura, Shintaro Ito, Masahiro Uchida, Taku Kudo, Hideaki Kobayashi

    Fuel　371　131833-131833　2024年9月

    出版者・発行元：

    DOI： 10.1016/j.fuel.2024.131833 　

    ISSN：0016-2361

  10. Optimum primary equivalence ratio for rich-lean two-stage combustion of non-premixed ammonia/methane/air and ammonia/hydrogen/air flames in a swirling flow 査読有り

    Hirofumi Yamashita, Akihiro Hayakawa, Ekenechukwu C. Okafor, Sophie Colson, K. D. Kunkuma, A. Somarathne, Taku Tsujimura, Shintaro Ito, Masahiro Uchida, Taku Kudo, Hideaki Kobayashi

    Fuel　368　131598-131598　2024年7月

    出版者・発行元：

    DOI： 10.1016/j.fuel.2024.131598 　

    ISSN：0016-2361

  11. OH(2,0) PLIF Measurement of the Flame Base in High-pressure H2/O2 Jet Diffusion Flame up to 5.0 MPa 査読有り

    Yasuhiro HIGUCHI, Yoshio NUNOME, Satoshi TAKADA, Ryoma YOSHIKAWA, Taku KUDO, Akihiro HAYAKAWA, Hideaki KOBAYASHI

    TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES　67　(2)　52-59　2024年

    出版者・発行元：

    DOI： 10.2322/tjsass.67.52 　

    ISSN：0549-3811

    eISSN：2189-4205

  12. Emission characteristics of confined non-premixed ammonia–oxygen–nitrogen turbulent jet flames under oxygen-enriched conditions 査読有り

    Yu Xia, Yuxuan Shen, Kodai Sakai, Daichi Matsumoto, Sophie Colson, Taku Kudo, Akihiro Hayakawa, Hideaki Kobayashi

    Proceedings of the Combustion Institute　40　(1-4)　105704-105704　2024年

    出版者・発行元：

    DOI： 10.1016/j.proci.2024.105704 　

    ISSN：1540-7489

  13. Enhancement of liquid ammonia combustion by a twin fluid atomizer 査読有り

    Osamu Kurata, Okafor Ekenechukwu Chijioke, Hirofumi Yamashita, Takahiro Inoue, Taku Tsujimura, Norihiko Iki, Akihiro Hayakawa, Hideaki Kobayashi

    International Journal of Gas Turbine, Propulsion and Power Systems　15　(4)　v15n4tp02-v15n4tp02　2024年

    出版者・発行元：

    DOI： 10.38036/jgpp.15.4_v15n4tp02 　

    eISSN：1882-5079

  14. Laminar burning velocity and Markstein length of ammonia/air flames up to the initial mixture pressure of 2.0 MPa 査読有り

    Akihiro Hayakawa, Takehiro Nagaoka, Hajime Kosada, Hiroyuki Takeishi, Taku Kudo, Hisashi Nakamura

    Proceedings of the Combustion Institute　40　(1-4)　105778-105778　2024年

    出版者・発行元：

    DOI： 10.1016/j.proci.2024.105778 　

    ISSN：1540-7489

  15. Achieving high flame stability with low NO And Zero N2O and NH3 emissions during liquid ammonia spray combustion with gas turbine combustors 査読有り

    Ekenechukwu C. Okafor, Osamu Kurata, Hirofumi Yamashita, Norihiko Iki, Takahiro Inoue, Hyun Jo, Masayasu Shimura, Taku Tsujimura, Akihiro Hayakawa, Hideaki Kobayashi

    Proceedings of the Combustion Institute　40　(1-4)　105340-105340　2024年

    出版者・発行元：

    DOI： 10.1016/j.proci.2024.105340 　

    ISSN：1540-7489

  16. Towards the development of liquid ammonia/air spray combustion in a gas turbine-like combustor at moderately high pressure 査読有り

    Kapuruge Don Kunkuma Amila Somarathne, Hirofumi Yamashita, Sophie Colson, Kohei Oku, Keito Honda, Ekenechukwu Chijioke Okafor, Akihiro Hayakawa, Taku Kudo, Hideaki Kobayashi

    Applications in Energy and Combustion Science　16　100215-100215　2023年12月

    出版者・発行元：

    DOI： 10.1016/j.jaecs.2023.100215 　

    ISSN：2666-352X

  17. Study on the effect of injection temperature and nozzle geometry on the flashing transition of liquid ammonia spray 査読有り

    Sophie Colson, Hirofumi Yamashita, Kohei Oku, Kapuruge Don Kunkuma Amila Somarathne, Taku Kudo, Akihiro Hayakawa, Hideaki Kobayashi

    Fuel　348　128612-128612　2023年9月

    出版者・発行元：

    DOI： 10.1016/j.fuel.2023.128612 　

    ISSN：0016-2361

  18. Mini Review of Ammonia for Power and Propulsion: Advances and Perspectives 査読有り

    Thibault F. Guiberti, Giuseppe Pezzella, Akihiro Hayakawa, S. Mani Sarathy

    Energy and Fuels　37　(19)　14538-14555　2023年9月1日

    出版者・発行元：

    DOI： 10.1021/acs.energyfuels.3c01897 　

    ISSN：0887-0624

    eISSN：1520-5029

  19. Investigation of bimodal characteristics of the droplet size distribution in condensation spray 査読有り

    Junnosuke Okajima, Mitsuki Kato, Akihiro Hayakawa, Yuka Iga

    Scientific Reports　13　(1)　2023年7月25日

    出版者・発行元：

    DOI： 10.1038/s41598-023-39087-5 　

    eISSN：2045-2322

  20. Performance Investigation of Currently Available Reaction Mechanisms in the Estimation of NO Measurements: A Comparative Study 査読有り

    Ali Alnasif, Syed Mashruk, Masao Hayashi, Joanna Jójka, Hao Shi, Akihiro Hayakawa, Agustin Valera-Medina

    Energies　16　(9)　3847-3847　2023年4月29日

    出版者・発行元：

    DOI： 10.3390/en16093847 　

    eISSN：1996-1073

  21. 超音速流における気流境界層吸込みが流れ場および保炎性能へ与える影響 査読有り

    乗松 慧生, 脇田 陽平, 工藤 琢, 早川 晃弘, 小林 秀昭

    日本航空宇宙学会論文集　71　(2)　94-103　2023年

    出版者・発行元：

    DOI： 10.2322/jjsass.71.94 　

    ISSN：1344-6460

    eISSN：2432-3691

  22. Experimental and numerical study of product gas and N2O emission characteristics of ammonia/hydrogen/air premixed laminar flames stabilized in a stagnation flow 査読有り

    Akihiro Hayakawa, Masao Hayashi, Marina Kovaleva, Gabriel J. Gotama, Ekenechukwu C. Okafor, Sophie Colson, Syed Mashruk, Agustin Valera-Medina, Taku Kudo, Hideaki Kobayashi

    Proceedings of the Combustion Institute　39　(2)　1625-1633　2023年

    出版者・発行元：

    DOI： 10.1016/j.proci.2022.08.124 　

    ISSN：1540-7489

  23. エタノール予混合火炎の層流および乱流燃焼速度に及ぼす圧力の影響 査読有り

    大原和剛, 月川正善, 荒木洋介, 早川晃弘, 小林正一, 永野幸秀, 北川敏明

    日本エネルギー学会誌　89　1088-1094　2010年11月

  24. 乱流Karlovitz数を揃えたイソオクタン／空気／不活性ガス予混合火炎に及ぼす熱－拡散効果の影響 査読有り

    早川晃弘, 竹尾友宏, 山下晋平, 小林正一, 北川敏明

    自動車技術会論文集　41　307-312　2010年

  25. イソオクタン予混合伝播火炎への混合気希釈の影響 ―二酸化炭素希釈と窒素希釈の比較― 査読有り

    早川晃弘, 丸山晃助, 黒川陽平, 小林正一, 北川敏明

    自動車技術会論文集　41　61-66　2010年

  26. イソオクタン層流および乱流予混合火炎に及ぼす二酸化炭素希釈の影響－化学量論混合気の場合－ 査読有り

    早川晃弘, 丸山晃助, 小林正一, 北川敏明

    自動車技術会論文集　40　1209-1215　2009年

  27. メタン予混合火炎における火炎核の消炎とその発生要因 査読有り

    早川晃弘, 小林正一, 北川敏明

    自動車技術会論文集　40　811-816　2009年

  28. イソオクタン予混合火炎の層流および乱流燃焼速度に及ぼす圧力の影響 査読有り

    北川敏明, 丸山晃助, 中原崇志, 角邦洋, 早川晃弘

    自動車技術会論文集　40　81-86　2009年

  29. Turbulent burning velocity of hydrogen–air premixed propagating flames at elevated pressures 査読有り

    T. Kitagawa, T. Nakahara, K. Maruyama, K. Kado, A. Hayakawa, S. Kobayashi

    International Journal of Hydrogen Energy　33　(20)　5842-5849　2008年10月

    出版者・発行元：

    DOI： 10.1016/j.ijhydene.2008.06.013 　

    ISSN：0360-3199

  30. 断熱燃焼温度を揃えた水素・メタン・プロパン予混合火炎に対する火炎伸長の影響 査読有り

    早川晃弘, 橋本淳

    津山工業高等専門学校紀要　48　29-36　2006年

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MISC 5

  1. 熱工学，燃焼技術・燃料 招待有り

    早川晃弘

    機械工学年鑑2025　2025年7月

  2. アンモニア燃焼の解明に向けた実験研究の手法 招待有り

    早川 晃弘, 中村寿, Yi-Rong Chen

    日本ガスタービン学会誌　53　48-54　2025年2月

  3. アンモニア燃焼ハイブリッド航空推進システムの検討 招待有り

    大林 茂, 中村寿, 早川晃弘

    ながれ　44　155-160　2025年

  4. アンモニア燃料利用に向けた基礎燃焼研究 招待有り

    早川晃弘

    自動車技術会中部支部 中部支部報　93　31-36　2023年9月

  5. カーボンニュートラルに向けたアンモニア燃焼基礎研究 招待有り

    早川晃弘

    PETROTECH　2　111-116　2023年

講演・口頭発表等 103

  1. Collaborative Study for Development of Ammonia-Fueled Gas Turbine 国際会議 招待有り

    A. Hayakawa, M. Uchida

    4th Symposium on Ammonia Energy　2025年9月30日

  2. Towards development of ammonia-fueled gas turbine: combustion and liquid ammonia spray characteristics 国際会議 招待有り

    A. Hayakawa

    The 3rd International Workshop on Thermal Conversion for Carbon Neutrality　2025年8月10日

  3. アンモニア燃焼用低NOｘRich-leanガスタービン燃焼器の研究開発

    倉田修, 壹岐典彦, 井上貴博, 辻村拓, 古谷博秀, 河野雅人, 新井啓介, E.C. Okafor, 早川晃弘, 小林秀昭

    第56回燃焼シンポジウム　2018年11月16日

  4. Efficient Low NOx Combustion Strategies for Ammonia-methane Fuel a Micro Gas Turbine Combustor

    E.C. Okafor, A. Hayakawa, R. Rattanasupapornsak, A. Hayakawa, T. Kudo, O. Kurata, N. Iki, H. Kobayashi

    第56回燃焼シンポジウム　2018年11月14日

  5. Effect of Wall Quenching of a Gas Turbine- Like Combustor on Emission Characteristics of Ammonia/air Non-Premixed Swirling Flames

    K.D.K.A. Somarathne, A. Hayakawa, H. Kobayashi

    第56回燃焼シンポジウム　2018年11月14日

  6. A Study of Premixed Flames interacted with Turbulent Shear Flows

    福井陽一, 佐々木央, 工藤琢, 早川晃弘, 小林秀昭

    第56回燃焼シンポジウム　2018年11月14日

  7. Effects of CO2 Concentration on Flame Propagation Characteristics of CH4/CO2/air Laminar Premixed Flames under Various Equivalence Ratios and Pressures 国際会議

    A. Hayakawa, E.C. Okafor, W. Anggono

    Proceedings of the Fifteenth International Conference on Flow Dynamics (ICFD2018)　2018年11月8日

  8. Effect of Wall Heat Transfer on Emission Characteristics of Ammonia/air Swirling Flames in a Gas Turbine?like Combustor 国際会議

    K. D, K. A. Somarathne, A. Hayakawa, H. Kobayashi

    Proceedings of the Fifteenth International Conference on Flow Dynamics (ICFD2018)　2018年11月8日

  9. Emission Characteristics and the Structure of Ammonia-Air Flames in a Micro Gas Turbine Swirl Combustor 国際会議

    E. C. Okafor, R. Rattanasupapornsak, K. D, K. A. Somarathne, A. Hayakawa, T. Kudo, O. Kurata, N. Iki, H. Kobayashi

    Proceedings of the Fifteenth International Conference on Flow Dynamics (ICFD2018)　2018年11月8日

  10. Experimental Study of Turbulent Flame Propagation of Ammonia/Air Mixture in a Fan-Stirred Closed Vessel 国際会議

    R. Ichimura, K. Hadi, N. Hashimoto, A. Hayakawa, H. Kobayashi, O. Fujita

    Proceedings of the Fifteenth International Conference on Flow Dynamics (ICFD2018)　2018年11月8日

  11. Flame Front Structure of Ammonia/air Turbulent Premixed Flames in Swirling Flows under Various Pressures 国際会議

    A. Hayakawa, M. Tsukamoto, K. D, K. A. Somarathne, T. Kudo, H. Kobayashi

    Proceedings of the Fifteenth International Conference on Flow Dynamics (ICFD2018)　2018年11月8日

  12. Burnt Gas Characteristics of Swirl Stabilized Ammonia/air Turbulent Premixed Flames for Various Mixture Inlet Velocity 国際会議

    M. Tsukamoto, A. Hayakawa, K. D, K. A. Somarathne, T. Kudo, H. Kobayashi

    Proceedings of the Fifteenth International Conference on Flow Dynamics (ICFD2018)　2018年11月7日

  13. Effect of Shear Flow Turbulence on Premixed Flame 国際会議

    H. Sasaki, Y. Fukui, T. Kudo, A. Hayakawa, H. Kobayashi

    Proceedings of the Fifteenth International Conference on Flow Dynamics (ICFD2018)　2018年11月7日

  14. Burning Velocity and Flame Structure of Ammonia/Hydrogen/Air Turbulent Premixed Flames at Elevated Pressures 国際会議

    A. Ichikawa, T. Kudo, A. Hayakawa, T. Kudo, H. Kobayashi

    Proceedings of the Fifteenth International Conference on Flow Dynamics (ICFD2018)　2018年11月7日

  15. Exhaust Gas Characteristics of Bio-fuel Combustion 国際会議

    T. Abe, K. Takahashi, T. Kudo, A. Hayakawa, H. Kobayashi

    Proceedings of the Fifteenth International Conference on Flow Dynamics (ICFD2018)　2018年11月7日

  16. Development of Two-dimensional Supersonic Nozzle for a Scramjet Model Combustor 国際会議

    T. Yamaguchi, T. Hizawa, T. Kudo, A. Hayakawa, H. Kobayashi

    Proceedings of the Fifteenth International Conference on Flow Dynamics (ICFD2018)　2018年11月7日

  17. Two Stage Ammonia Combustion in a Gas Turbine like Combustor for Simultaneous NO and unburnt Ammonia Reductions 国際会議

    A. Hayakawa, K.D.K.A. Somarathne, M. Tsukamoto, T. Kudo, H. Kobayashi

    NH3 Topical Conference　2018年10月31日

  18. Development of Low-NOx Combustor of Micro Gas Turbine Firing Ammonia Gas 国際会議

    O. Kurata, N. Iki, T. Inoue, T. Matsunuma, T. Tsujimura, H. Furutani, M. Kawano, K. Arai, E.C. Okafor, A. Hayakawa, H. Kobayashi

    NH3 Topical Conference　2018年10月31日

  19. 旋回流中に保炎されたアンモニア/空気乱流予混合火炎の火炎構造

    早川晃弘, 塚本真章, K.D.K.A. Somarathne, 工藤琢, 小林秀昭

    日本機械学会 熱工学コンファレンス2018　2018年10月20日

  20. Rich-lean Low-NOx Combustor for Micro Gas Turbine Firing Ammonia Gas 国際会議

    O. Kurata, N. Iki, T. Inoue, T. Matsunuma, T. Tsujimura, H. Furutani, M. Kawano, K. Arai, E.C. Okafor, A. Hayakawa, H. Kobayashi

    Asian Congress on Gas Turbines　2018年8月24日

  21. Science and technology of ammonia combustion 国際会議

    H. Kobayashi, A. Hayakawa, K.D.K.A. Somarathne, E.C. Okafor

    37th International Symposium on Combustion　2018年8月3日

  22. Development of wide range operable, rich-lean low-NOx combustor for NH3 fuel gas-turbine power generations 国際会議

    O. Kurata, N. Iki, T. Inoue, T. Matsunuma, T. Tsujimura, H. Furutani, M. Kawano, K. Arai, E.C. Okafor, A. Hayakawa, H. Kobayashi

    37th International Symposium on Combustion　2018年8月3日

  23. Towards the development of an efficient low-NOx ammonia combustor for a micro gas turbine 国際会議

    E.C. Okafor, K.D.K.A. Somarathne, A. Hayakawa, T. Kudo, O. Kurata, N. Iki, H. Kobayashi

    37th International Symposium on Combustion　2018年8月3日

  24. Research of Ammonia Combustor for Micro Gas Turbine Power Generation and High Temperature Resistance of Materials 国際会議

    N. Iki, O. Kurata, T. Inoue, T. Matsunuma, T. Tsujimura, H. Furutani, M. Kawano, E.C. Okafor, A. Hayakawa, H. Kobayashi

    37th International Symposium on Combustion　2018年8月2日

  25. Application of OH(2,0) band excited planar laser-induced fluorescence measurement to high pressure H2/O2 co-axial jet diffusion flames 国際会議

    Y. Higuchi, K. Takeuchi, Y. Nunome, K. Sasaki, S. Tomioka, T. Kudo, A. Hayakawa, H. Kobayashi

    37th International Symposium on Combustion　2018年8月2日

  26. Turbulent combustion characteristics of ammonia/hydrogen/air premixed flames at high pressure 国際会議

    A. Ichikawa, A. Hayakawa, T. Kudo, H. Kobayashi

    37th International Symposium on Combustion　2018年7月31日

  27. Investigation of methane-ammonia chemistry from premixed and diffusion flame structures using a counterflow configuration 国際会議

    S. Colson, Y. Hirano, T. Kudo, A. Hayakawa, H. Kobayashi, D. Escudie, C. Galizzi

    37th International Symposium on Combustion　2018年7月31日

  28. Quantitative measurement of temperature in oxygen enriched CH4/O2/N2 premixed flames using Laser Induced Thermal Grating Spectroscopy (LITGS) up to 1.0MPa 国際会議

    A. Hayakawa, T. Yamagami, K. Takeuchi, Y. Higuchi, T. Kudo, S. Lowe, Y. Gao, S. Hochgreb, H. Kobayashi

    37th International Symposium on Combustion　2018年7月31日

  29. The Effect of Wall Heat Loss in a Gas Turbine-like Combustor on the Emission Characteristics of Ammonia (NH3)/air Swirling Flames 国際会議

    K.D.K.A. Somarathne, E.C. Okafor, A. Hayakawa, H. Kobayashi

    37th International Symposium on Combustion　2018年7月30日

  30. Development of Low NOx Combustor of Ammonia Fuel Gas Turbine Power Generations 国際会議

    O. Kurata, N. Iki, T. Inoue, T. Matsunuma, T. Tsujimura, H. Furutani, M. Kawano, K. Arai, A. Hayakawa, H. Kobayashi, E.C. Okafor

    22nd World Hydrogen Energy Conference　2018年6月18日

  31. Development of Low NOx Combustor of Ammonia Fuel Gas Turbine Power Generations 国際会議

    O. Kurata, N. Iki, T. Inoue, T. Matsunuma, T. Tsujimura, H. Furutani, M. Kawano, K. Arai, A. Hayakawa, H. Kobayashi

    40th IEA Combustion Task Ledaders Meeting　2018年6月13日

  32. NOx Reduction of a Swirl Combustor Firing Ammonia for a Micro Gas Turbine 国際会議

    N. Iki, O. Kurata, T. Inoue, T. Matsunuma, T. Tsujimura, H. Furutani, M. Kawano, A. Hayakawa, H. Kobayashi, E.C. Okafor

    ASME Turbo Expo 2018　2018年6月11日

  33. CH4/NH3/air乱流予混合火炎の火炎構造に与える圧力およびアンモニア濃度の影響

    市川昌紀, 内藤佑次, 早川晃弘, 工藤琢, 小林秀昭

    第55回日本伝熱シンポジウム,　2018年5月30日

  34. Achievement of Low NOx Emission on From Ammonia Micro Gas Turbine Combustor

    E.C. Okafor, A. Hayakawa, T. Kudo, O. Kurata, N. Iki, H. Kobayshi

    第55回日本伝熱シンポジウム,　2018年5月30日

  35. Flame structure characteristics of swirl stabilized ammonia/air premixed flames 国際会議

    A. Hayakawa, M. Tsukamoto, K.D.K.A. Somarathne, T. Kudo, H. Kobayashi

    2nd European Power to Ammonia Conference　2018年5月18日

  36. 水素/空気燃焼ガストーチイグナイタの噴射ガス温度推定法の検証

    山口達也, 日沢知寛, 市川太郎, 工藤琢, 早川晃弘, 小林秀昭

    日本航空宇宙学会北部支部2018年講演会ならびに第19回再使用型宇宙推進系シンポジウム　2018年3月6日

  37. Laser Induced Thermal Grating Spectroscopyによる酸素富化CH4/O2/N2予混合?炎の?圧下における定量温度計測

    早川晃弘, 山上朋恭, 竹内清剛, 樋口靖浩, 工藤琢, Steven Lowe, Yi Gao, Simone Hochgreb, 小林秀昭

    日本航空宇宙学会北部支部2018年講演会ならびに第19回再使用型宇宙推進系シンポジウム　2018年3月5日

  38. アンモニア燃焼ガスタービン発電装置の燃焼状態の観察

    第54回燃焼シンポジウム　2016年11月25日

  39. 高圧高温火炎に対する光学計測校正バーナーの開発

    第54回燃焼シンポジウム　2016年11月25日

  40. Extinction Analysis and Experiments of Methane/ammonia/air Counterflow Twin Flames

    第54回燃焼シンポジウム　2016年11月24日

  41. The Effects of Pressure on Emission Reduction Characteristics of Turbulent Premixed Ammonia/air Flames Stabilized by a Swirl Burner

    第54回燃焼シンポジウム　2016年11月24日

  42. Laminar Burning Velocity and Markstein Lengths of CH4-NH3-Air Premixed Flames up to Elevated Pressures

    第54回燃焼シンポジウム　2016年11月23日

  43. Quantitative Temperature Measurement of High Pressure CH4/O2/N2Laminar Flames Using Laser Induced Thermal Grating Spectroscopy (LITGS)

    第54回燃焼シンポジウム　2016年11月23日

  44. Gas Turbine Power Generation System firing Ammonia-Methane Mixture 国際会議

    Proceedings of the Asian Congress on Gas Turbines (ACGT2016)　2016年11月14日

  45. ガスタービンにおけるアンモニア燃焼利用

    第44回日本ガスタービン学会定期講演会　2016年10月26日

  46. アンモニアマイクロガスタービン燃焼器における保炎限界と燃焼排出ガス特性

    日本機械学会熱工学コンファレンス2016　2016年10月23日

  47. Effect of Cavity with a Pylon on the Flame in Supersonic Flow 国際会議

    Proceedings of the Thirteenth International Conference on Flow Dynamics (ICFD2016),　2016年10月11日

  48. Effects of NH3 Addition on the Laminar Burning Velocity and Markstein Length of CH4-Air Premixed Flames 国際会議

    Proceedings of the Thirteenth International Conference on Flow Dynamics (ICFD2016)　2016年10月11日

  49. Flame Stabilization Limits and Emission Characteristics of an Ammonia Micro Gas Turbine Combustor 国際会議

    Proceedings of the Thirteenth International Conference on Flow Dynamics (ICFD2016),　2016年10月11日

  50. Quantitative Temperature Measurement of High Pressure Flame by Using laser Induced Thermal Grating Spectroscopy (LITGS) 国際会議

    Proceedings of the Sixteenth International Symposium on Advanced Fluid Information (AFI-2016)　2016年10月11日

  51. Laser Induced Thermal Grating Spectroscopy (LITGS) and Thermographic PIV for Quantitative Measurement 国際会議

    the Sixteenth International Symposium on Advanced Fluid Information (AFI-2016)　2016年10月

  52. Combustion Characteristics of Ammonia/air Flames for a Model Swirl Burner and an Actual Gas Turbine Combustor 国際会議

    13th Annual 2016 NH3 Fuel Conference　2016年9月19日

  53. Power generation and Flame Visualization of Micro Gas Turbine Firing Ammonia or Ammonia-Methane Mixture 国際会議

    13th Annual 2016 NH3 Fuel Conference,　2016年9月19日

  54. 超音速流におけるパイロン付きキャビティー保炎器に関する研究

    第60回宇宙科学技術連合講演会　2016年9月7日

  55. Numerical Investigation on Emission Reduction Characteristics of Turbulent Swirl Flames for Ammonia/air Mixture 国際会議

    36th International Symposium on Combustion　2016年8月5日

  56. Flame Structure and Burning Velocity of Ammonia/Hydrogen/Air Turbulent Premixed Flames 国際会議

    36th International Symposium on Combustion　2016年8月4日

  57. Extinction Characteristics of Counterflow Premixed Flames for Ammonia/air, Methane/air and Their Mixtures 国際会議

    36th International Symposium on Combustion　2016年8月2日

  58. Blow-Off Limit of Ethanol Spray Flame in Swirl Flow Using a Pre-Filming Air-Blast Atomizer at Elevated Pressure 国際会議

    36th International Symposium on Combustion　2016年8月1日

  59. Supersonic Combustion Using Pre-Combustion Gas Injection from a Bottom Single Hole into a Cavity Flameholder 国際会議

    36th International Symposium on Combustion　2016年8月1日

  60. Micro Gas Turbine Firing Ammonia 国際会議

    roceedings of ASME Turbo Expo 2016　2016年6月17日

  61. Ammonia-fired gas turbine power generation system 国際会議

    Proceedings of the 21st World Hydrogen Energy Conference 2016　2016年6月15日

  62. Stabilization and Emission Characteristics of Ammonia/air Premixed Flames in Swirling Flows 国際会議

    Proceedings of the 21st World Hydrogen Energy Conference 2016　2016年6月15日

  63. Numerical Investigation on the Emission Reduction Characteristics of the Turbulent Premixed Ammonia/air Flames Stabilized by a Swirl Burner

    第53回日本伝熱シンポジウム　2016年5月25日

  64. Extinction Characteristics of Ammonia/Air Counterflow premixed Flames at Various Pressures 国際会議

    Proceedings of the First Pacific Rim Thermal Engineering Conference,　2016年3月16日

  65. Application of OH-PLIF Measurements Using OH(2,0) Band Excitations to High Pressure H2/O2Jet Diffusion Flames 国際会議

    10th Asia-Pacific Conference on Combustion　2015年7月

  66. Flame Characteristics of Ammonia/hydrogen/air Premixed Flames at Elevated Pressures 国際会議

    10th Asia-Pacific Conference on Combustion　2015年7月

  67. Determination of the Entrainment and Dilution Characteristics in Confined Flames on NOx Emission

    第52回燃焼シンポジウム　2014年12月

  68. Effects of Liquid Properties on Atomization Behavior and Characteristics of an Airblast Atomizer in a High Pressure Environment

    第52回燃焼シンポジウム　2014年12月

  69. 高圧Ｈ2/Ｏ2噴流拡散火炎に対するＯＨ-ＰＬＩＦ計測の適用に関する研究

    第52回燃焼シンポジウム　2014年12月

  70. 高圧環境における石炭改質ガス乱流予混合火炎の排出ガス特性に関する研究

    第52回燃焼シンポジウム　2014年12月

  71. 高圧環境下におけるアンモニア空気予混合火炎の層流燃焼特性

    第52回燃焼シンポジウム　2014年12月

  72. 超音速燃焼におけるオゾン添加による保炎性能向上に関する研究

    第52回燃焼シンポジウム　2014年12月

  73. 高圧下におけるアンモニア/水素/空気予混合火炎の燃焼特性

    第25回内燃機関シンポジウム　2014年11月

  74. 水素添加アンモニア/空気予混合火炎の燃焼特性に関する研究

    日本機械学会熱工学コンファレンス2014　2014年11月

  75. Combustion Enhancement by Ozone Addition in Supersonic Flow 国際会議

    Eleventh International Conference on Flow Dynamics (11th ICFD 2014)　2014年10月

  76. Effects of Intermediate Species on Flame Instability in Turbulent Premixed Flames of Propanol Isomers at High Pressure 国際会議

    Eleventh International Conference on Flow Dynamics (11th ICFD 2014)　2014年10月

  77. Effects of Liquid Properties on Airblast Atomization in a High Pressure Environment 国際会議

    Eleventh International Conference on Flow Dynamics (11th ICFD 2014)　2014年10月

  78. Experimental and Numerical Investigations of Laminar Burning Velocity of Ammonia/air Premixed Flames 国際会議

    Eleventh International Conference on Flow Dynamics (11th ICFD 2014)　2014年10月

  79. Interaction between Incident Shock Wave and Pre-combustion Gas Injection from a Ramp Injector in Supersonic Flow 国際会議

    Eleventh International Conference on Flow Dynamics (11th ICFD 2014)　2014年10月

  80. OH-PLIF Measurements of GH2/GO2 Diffusion Flames Using Higher Electron Excitation Bands 国際会議

    Eleventh International Conference on Flow Dynamics (11th ICFD 2014)　2014年10月

  81. Effects of Ambient Pressure and Liquid Properties on Atomization Characteristics of an Airblast Atomizer 国際会議

    26th European Conference on Liquid Atomization & Spray Systems　2014年9月

  82. Fundamental Characteristics of Ammonia/Air Premixed Laminar Flames 国際会議

    2014 NH3 Fuel Conference　2014年9月

  83. 球状に伝播するアンモニア空気予混合火炎の層流燃焼特性

    日本機械学会2014年度年次大会　2014年9月

  84. On the Role of Intermediate Species in Turbulent Premixed Combustion of Propane and Prpanol Isomers at High Pressure 国際会議

    35th International Symposium on Combustion　2014年8月8日

  85. Effects of Ambient Pressure on Atomization Behavior of Airblast Atomizer 国際会議

    35th International Symposium on Combustion　2014年8月6日

  86. NO Formation/Reduction Mechanisms of Ammonia/Air Premixed Laminar Flames at Various Equivalence Ratios and Ambient Pressures 国際会議

    35th International Symposium on Combustion　2014年8月6日

  87. Interaction Between Pre-Combustion Gas Injection From a Ramp Injector and Incident Shockwave in Supersonic Flow 国際会議

    35th International Symposium on Combustion　2014年8月5日

  88. Laminar Burning Velocity and Markstein Number of Spherically Propagating Ammonia/Air Premixed Flames 国際会議

    35th International Symposium on Combustion　2014年8月5日

  89. 高圧環境におけるアンモニア空気予混合火炎からのNO生成および低減特性

    第51回日本伝熱シンポジウム　2014年5月

  90. 超音速流において衝撃波干渉するキャビティー保炎器下流の火炎構造に関する研究

    日本航空宇宙学会北部支部2014年　2014年3月

  91. Characteristics of Ammonia/air Laminar Premixed Flames and NO Formation/Reduction Mechanism 国際会議

    Taiwan-Japan Fuel Cell-Energy Carrier Workshop　2013年12月

  92. アンモニア予混合火炎の層流燃焼速度およびNOｘ生成持性

    第51回燃焼シンポジウム　2013年12月

  93. 気流噴射弁の噴霧形成過程に及ぼす雰囲気圧力の影響

    第51回燃焼シンポジウム　2013年12月

  94. 高圧下におけるプロパノール異性体乱流予混合火炎の火炎構造及び不安定性に関する研究

    第51回燃焼シンポジウム　2013年12月

  95. 高圧環境におけるCO/H2/CO2/O2乱流予混合火炎構造に及ぼす燃料組成の影響

    第51回燃焼シンポジウム　2013年12月

  96. 高圧環境における気流噴射弁の噴霧粒径および噴霧形成過程に関する研究

    第16回微粒化アジア会議 第22回微粒化シンポジウム　2013年12月

  97. 超音速流におけるランプインジェクター下流燃焼領域の衝撃波干渉に関する研究

    第51回燃焼シンポジウム　2013年12月

  98. Effects of Ambient Pressure on Liquid Sheet Breakup of Airblast Atomizer 国際会議

    Tenth International Conference on Flow Dynamics　2013年11月

  99. Interaction between Incident Shock Wave and Combustion Downstream of Ramp Injector in Supersonic Flow 国際会議

    Tenth International Conference on Flow Dynamics　2013年11月

  100. 高圧環境におけるプロパノール異性体乱流予混合火炎の構造に関する研究

    日本機械学会熱工学コンファレンス2013　2013年10月

  101. 球状伝播予混合乱流火炎の火炎面密度に及ぼす当量比の影響

    日本機械学会 2013年度年次大会大会　2013年9月

  102. Experimental and Numerical Studies on Burning Velocities and Markstein Numbers on Lean Laminar H2/CH4/air Flames 国際会議

    The 9th Asia-Pacific Conference on Combustion　2013年5月

  103. 球状伝播予混合乱流火炎の燃焼速度に及ぼす有効乱れ強さと火炎伸長の影響

    自動車技術会 2013年春季大会　2013年5月

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産業財産権 2

  1. 低燃焼性燃料燃焼装置

    早川晃弘, 三本連太郎, 工藤琢, 小林秀昭

    産業財産権の種類: 特許権

  2. スクラムジェットエンジン用燃焼装置及びスクラムジェットエンジン

    石本裕美, 小林秀昭, 工藤琢, 早川晃弘

    産業財産権の種類: 特許権

共同研究・競争的資金等の研究課題 14

  1. 極限環境における燃焼学理解明を目指したレーザー定量計測技術の高度化

    早川 晃弘

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

    研究機関：Tohoku University

    2024年6月28日 ～ 2027年3月31日

  2. 脱炭素社会への過渡期を担うファインバブル燃料の製造・品質・輸送・燃焼技術の研究開発

    中武 靖仁, 寺坂 宏一, 川原 秀夫, 早川 晃弘

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Kurume National College of Technology

    2023年4月1日 ～ 2026年3月31日

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    燃料添加ファインバブル（FB）生成システムの設計・開発について、FB生成器の種類は様々な方式のものがあるが、燃料は温度で常温から150℃、流量で0.01から30 L/min、圧力で大気圧から0.8MPa、粘度で1から250 cStまで異なり、燃料物性や燃焼機器の運転条件が大幅な範囲に渡るFB燃料の適切な生成法は確立されていない。そこで、燃料物性（温度、粘度）や装置・操作条件（圧力、流量）の差異によるFB混入の最適化を計った。 燃料中混入FBサイズ分布の計測技術開発について、燃焼機器において、実際にどのようなFBサイズ分布がパイプライン中を流れて行き、最終的に燃焼機器で使用されているかを検討するためには、パイプライン中でのFBをインライン・リアルタイム計測が必須となる。そこで、プローブ式画像解析粒子径・形状分析装置を利用し計測・分析を行った。 FB含有燃料のパイプライン輸送技術開発について、FBを燃料へ添加する場合は、エア噛みによるエンジンの運転停止や不安定燃焼のみならず、不適切なFBを混入させると、逆に燃費の悪化につながる。そこで、生成・分級したFB燃料を安定的に燃焼機器まで運ぶ必要がある。方法としては、特に水平管においては、FBの浮上、分離ならびに合泡を防ぐために、燃料管内にラインミキサーを導入して、燃料の種類や流量、および機器の構造や効果について実験的に検証・最適化を行った。 FB燃料のエンジン燃焼試験について、高温、高粘度燃料でしかも化石燃料と比較して低カロリーのバイオ燃料へFBを添加し、ディーゼル機関の実験を実施した。燃料、ならびに燃料物性の違いが燃焼特性に及ぼす影響について、燃費、排ガス特性、シリンダ内圧力、熱発生率などを比較して実験的に検討した。

  3. 高温・高圧環境におけるアンモニアの層流火炎構造と乱流燃焼機構の解明

    早川 晃弘, 小林 秀昭, COLSON SOPHIE

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2021年4月1日 ～ 2024年3月31日

    詳細を見る 詳細を閉じる

    東北大学流体科学研究所の高圧燃焼試験設備を用いて，予混合気温度573 K，圧力が0.3 MPaおよび0.5 MPaの高圧環境下までアンモニア／空気予混合気の乱流燃焼実験を行った．まず，熱線流速計を用いて乱流特性を評価した．次に，乱流燃焼実験を行った．予混合気温度を高くすることによって，燃焼速度の遅いアンモニア／空気火炎であってもバーナー上に定在させる事に成功した．アンモニア／空気乱流予混合火炎の瞬時火炎構造を，OH-平面誘起蛍光計測（OH-PLIF）により計測した．この結果，アンモニア／空気乱流予混合火炎の火炎構造はメタン／空気乱流予混合火炎や水素／アンモニア／空気乱流予混合火炎と比較して火炎面にカスプ構造が観察されず，また火炎面の凹凸スケールが大きく滑らかな形状であることが分かった． 次に，得られた瞬時断面構造から平均反応進行変数を評価し，その等値面から乱流燃焼速度を求めた．層流燃焼速度で無次元化した乱流燃焼速度ST/SLの値は，層流燃焼速度で無次元化した乱れ強さu’/SLが大きくなるにつれて大きくなった．また本研究では当量比0.8および0.9の条件で乱流燃焼速度を評価したが，無次元化した乱流燃焼速度特性に及ぼす当量比の影響は本研究の範囲内では観察されなかった．また，同一のu’/SLにおいては，圧力が高い0.5 MPaの条件の方がST/SLの値は大きくなった．これは高圧条件で火炎面形状が複雑化したため，火炎表面積が増大したためであると考えられる． 以上のように，令和３年度は高温・高圧環境におけるアンモニア／空気乱流予混合火炎の火炎構造および乱流燃焼特性を実験的に明らかにすることができた．

  4. 高温高圧下における液体アンモニアおよびアンモニア水溶液の噴霧燃焼実現と現象解明

    小林 秀昭, 早川 晃弘

    2020年4月1日 ～ 2023年3月31日

    詳細を見る 詳細を閉じる

    本研究は，CO2を排出しない無機燃料である液体アンモニア(NH3)ならびに質量濃度47%までのアンモニア水溶液の高温高圧下における直接噴霧燃焼を実現し，減圧沸騰蒸発過程を有する噴霧燃焼の現象解明を行う．アンモニアは水素と並ぶCO2無排出燃料であると共に，水素に比較して保存や輸送が容易であるという優れた特徴を有している．高圧ボンベに貯蔵された液体アンモニアを加温・再加圧することなく直接噴霧燃焼させた場合の高温高圧下の乱流火炎構造と火炎安定条件，排ガス特性を実験的に明らかにし，アンモニアガスタービンへの応用に向けた基礎データを取得する．さらに，液体アンモニア噴霧燃焼をレファレンスとしてアンモニア水溶液の噴霧燃焼研究を行うことで，新しいカーボンフリー燃焼の学理構築に資する．令和３年度は，接線スワーラを内蔵した燃焼器において，昨年度成功した質量濃度30%までのアンモニア水溶液の常温空気およびメタン混焼による火炎安定化成功，レファレンスとして実施した600 Kまで予熱した空気流に対する液体アンモニア噴霧の火炎安定化成功を受けて，火炎安定化メカニズムを噴霧構造の観点からより詳細に明らかにする実験と数値解析を実施した．実験では，ホロコーンノズルによる減圧沸騰を生じる液体アンモニア噴霧と減圧沸騰を生じない水噴霧との微粒化過程の違いの可視化，ならびにダブルパルスレーザーの光干渉縞を利用して空間粒子密度の高い噴霧からの２次散乱光の影響を抑制してレーザートモグラフィーを可視化できるSLIPI法の実施，数値解析では，液体アンモニアの減圧沸騰を解析できる数理モデルを用いた非燃焼時の液体アンモニア噴霧構造の可視化，ならびに水素混焼によるアンモニア噴霧燃焼の３次元数値解析を実施した．

  5. 高圧ロケット燃焼における気液混相拡散火炎のレーザー誘起蛍光計測の研究

    小林 秀昭, 早川 晃弘

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

    研究機関：Tohoku University

    2020年7月30日 ～ 2022年3月31日

    詳細を見る 詳細を閉じる

    ロケット燃焼を想定した高温高圧環境下の気液混相水素燃焼OH-平面レーザー誘起蛍光計測の技術開発を行った．5.0 MPaまでの環境でガスH2/O2拡散火炎を形成してOH(2,2)蛍光バンド計測を実施しS/N比が4を上回る鮮明な火炎構造を取得できた．3.0 MPaにおける気液混相ガス水素/液体酸素燃焼では，OH(2,2)蛍光バンド計測を適用しS/N比が 2程度で火炎構造観察が可能となった．酸素濃度60%まで酸素富化した0.5 MPaまでのメタン/酸素/窒素予混合気の燃焼実験では，OH(2,0)バンド励起および双方向LIF手法を組み合わせてOH濃度定量計測を実施し，数値解析結果と良い一致を得た．

  6. トレーサ粒子を用いない革新的非接触流速計測手法確立と多様な流動場に対する適用

    早川 晃弘

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

    研究機関：Tohoku University

    2018年6月29日 ～ 2022年3月31日

    詳細を見る 詳細を閉じる

    ロケット燃焼等の高温・高圧環境下における燃焼現象理解のためには非接触のレーザー計測技術の高度化が不可欠である．本研究では高圧下の燃焼計測にも適用可能と考えられるLITGS（Laser Induced Thermal Grating Spectroscopy）を応用し，トレーサ粒子を添加することなく流速を計測する方法を確立することを目的とする．本研究では，FFTによる信号解析手法，ヘテロダイン検出法によってレーザー光の周波数変調を検出する方法など，流速計測に向けた基盤技術を構築した．

  7. 極限環境燃焼場に対する定量計測のためのLITGSの高度化と展開

    早川 晃弘

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

    研究機関：Tohoku University

    2017年4月1日 ～ 2020年3月31日

    詳細を見る 詳細を閉じる

    ロケット燃焼は圧力が10 MPa，火炎温度が3000 Kにも及ぶ代表的な極限環境燃焼である．従来の計測手法では，このような環境の燃焼計測は困難である．本研究では，高圧環境下においても利用可能と考えられるLaser Induced Thermal Grating Spectroscopy（LITGS）を適用して，最大で1.0 MPaの高圧下まで，酸素富化メタン／酸素／窒素予混合火炎の定量火炎温度計測に成功した．さらに，計測精度には光学系における交差レンズの色収差や励起レーザーエネルギーが影響する事を明らかにした．

  8. 高温高圧環境下におけるアルコール系C3・C4混合バイオ燃料の乱流燃焼機構の解明

    小林 秀昭, 早川 晃弘

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2017年4月1日 ～ 2020年3月31日

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    高温高圧下におけるC3,C4アルコール系燃料の異性体がその燃焼特性に及ぼす影響を明らかにした．はじめに，熱発生経路解析により発熱に支配的な中間化学種が異性体によらずCH2Oであることを明らかにした．またOH-PLIFにより乱流火炎の火炎面密度はn-プロパノールの方がiso-プロパノールより小さいことを見出した．さらに，高温高圧下のCH2O-PLIFにより，負の曲率領域でn-プロパノールの方がCH2O半値幅が大きいことがわかった．中間化学種半値幅の増大は固有不安定性を抑制することから，理論的に予測されていた中間化学種の拡散効果が固有不安定性に及ぼす影響が実験的に証明された．

  9. ロケット燃焼計測における高エネルギーバンド励起レーザー誘起蛍光法の分光学的開発

    小林 秀昭, 早川 晃弘

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究機関：Tohoku University

    2015年4月1日 ～ 2017年3月31日

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    ロケット燃焼に対するOH-平面レーザー誘起蛍光計測を実現するため，高エネルギーOH(2,0) バンド励起計測手法を開発した．本励起手法を利用することで， 高強度なOH(0,0)バンド自発光の干渉を排除しOH(2,1)バンド蛍光を取得可能であり，世界的にも希少な最高5.9 MPaにおけるH2/O2噴流拡散火炎の2次元瞬時OH分布取得に成功した．さらに計測定量化を目的とし，高圧高温燃焼条件に対応する計測較正用バーナの開発を行った．最高0.49 MPaにおいて火炎温度が2900 K程度に達するCH4/O2/N2層流火炎の安定化に成功し，計測較正バーナの設計要件を満たすことが示された．

  10. 火炎と乱流渦の相対スケール関係に着目した乱流燃焼メカニズムの解明

    早川 晃弘, 小林 秀昭

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

    研究機関：Tohoku University

    2014年4月1日 ～ 2017年3月31日

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    予混合乱流燃焼特性に及ぼすスケール効果を明らかにするために，出口直径が14 mm，20 mm，40 mmおよび60 mmの様々な大きさのバーナーを用いて，乱流燃焼実験を大気圧下から加圧下まで行った．その結果，乱れ強さと層流燃焼速度との比が同程度の条件においては，バーナーの出口直径が大きい条件の方が，すなわち火炎の代表スケールが大きい条件の方が乱流燃焼速度は大きくなる事が明らかとなった．球状に伝播する予混合乱流火炎の燃焼速度は，火炎が伝播するにつれて増大することが知られており，本研究で明らかにした定在火炎の乱流燃焼速度特性との間に関連性が見られた．

  11. 高温高圧環境における次世代Ｃ４バイオ燃料異性体の乱流燃焼機構と排出ガス特性の解明

    小林 秀昭, 早川 晃弘

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2014年4月1日 ～ 2017年3月31日

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    次世代Ｃ４バイオ燃料であるブタノール異性体の高温高圧乱流燃焼特性を明らかにするため1.0 MPaまでの高圧下でn-Butanolおよびiso-Butanol乱流火炎のOH-PLIF可視化を行い，乱れ強さが小さい場合n-Butanolの最大火炎面密度がiso-Butanolよりも小さくなる異性体効果を見出した． NO-PLIFとOH-PLIF同時計測実験にも成功した．Butanol とButaneの計４種の異性体火炎に対しCOとNO排出濃度を計測し，Butanolは含酸素効果によるCO低減と共にNO排出も小さくn-Butaneが最も大きいことを見出し反応経路解析によりメカニズムを考察した．

  12. 高圧酸素燃焼における純酸素噴流拡散火炎の構造と安定機構

    小林 秀昭, 早川 晃弘

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究機関：Tohoku University

    2012年4月1日 ～ 2014年3月31日

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    化学プラント等で用いられる，高圧下の可燃ガス中に純酸素を噴射し混合させる混合器の安全設計と安全な運転技術開発を目指して，高圧下の酸素噴流拡散火炎の特性ならびに安定限界に関する研究を行った．高圧下における主流可燃ガスに対する同軸酸素噴流拡散火炎ならびに垂直酸素噴流拡散火炎の安定限界の計測を行い，同軸噴流場では酸素噴流速が吹き飛びに対して支配的であること，薄いバーナリップ部にも微細な渦が形成されて火炎安定を促進すること，垂直噴流場では対向壁に到達する酸素流が火炎形成に重要な役割を果たすこと，特に高圧下では火炎振動が壁面近くで発生し吹き飛びをもたらすことなどが明らかとなった．

  13. 高温高圧環境下における異性体バイオ燃料の乱流燃焼メカニズムの解明

    小林 秀昭, 早川 晃弘, 大上 泰寛

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2011年4月1日 ～ 2014年3月31日

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    高温高圧環境における異性体バイオ燃料の乱流燃焼メカニズムを明らかにするため，1-プロパノール，2-プロパノール，プロパン/空気乱流予混合火炎のOH-PLIF計測を行って，火炎面密度および平均領域体積の乱れ強さ依存性を調べた．火炎面密度は2-プロパノール，1-プロパノール，プロパンの順に大きく，従来の反応物質のルイス数効果では説明できない結果を得た．そこで中間生成物質を考慮した２段反応モデルによる固有不安定性解析ならびに詳細反応機構による１次元予混合火炎の数値解析を行い，高圧乱流火炎構造に影響を及ぼす固有不安定性にはC2中間生成物質の熱・物質拡散相互作用の効果が大きいことを明らかにした．

  14. 圧力が予混合乱流火炎伝播特性に及ぼす影響

    早川 晃弘

    2010年 ～ 2012年

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    本年度は,主に以下の二点について検討を行った, 一点目として,乱流火炎形状に及ぼす乱流Karlovitz数乱流Reynolds数および乱れ強さの影響について詳細に検討を行った.昨年度までの研究において,混合気初期圧力を変化させた場合,乱流Reynolds数や乱れ強さと層流燃焼速度の比なども同時に変化していた.そこで本年度は,乱流Reynolds数,乱流Karlovitz数および乱れ強さと層流燃焼速度の比を一定としたまま混合気初期圧力を変化させ,その際の乱流燃焼速度や火炎面形状について検討を行った.その結果,乱流Reynolds数を一定としたまま混合気初期圧力を高くした場合,混合気初期圧力が高くなるにつれて火炎面の大きな変形が小さくなるため,乱流火炎断面周長が短くなることが明らかとなった,また,乱れ強さと層流燃焼速度との比を一定としたまま混合気初期圧力を変化させた場合,混合気初期圧力が高くなるにつれて,火炎面に細かい凹凸が生じ,これにより乱流火炎断面周長が長くなることが明らかとなった. 二点目として,乱流燃焼モデル構築の際に重要となる,火炎面密度を実験的に求め,これらが火炎伝播や圧力によってどのように変化するかについて検討を行った,その結果,火炎面密度は火炎の半径方向に分布しており,その最大値は火炎が伝播するにつれて小さくなることを明らかとした,これは,火炎が伝播するにつれて,ブラシ厚さが増大するためであると考えられる.また,同一の火炎半径において,火炎面密度の最大値は混合気初期圧力によってあまり変化しなかった,これは,混合気初期圧力が高くなるにつれて火炎面には細かい凹凸が形成され火炎面積が増大するものの,ブラシ厚さがわずかに増大するため,火炎面密度としてはあまり変化しなかったものと考えられる.

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