(1) LNG貯槽ロールオーバー現象予測技術に関する研究
CO2排出量が少ないLNG（液化天然ガス）火力の需要が高まっています．そんな中で，異産地のLNGを一つの貯槽で受け入れた際に発生する，蒸発ガス（BOG）急増現象（ロールオーバー現象）の予測技術の確立が，LNGプラントの安全確保のために重要となっています．従来は簡易的な一次元解析，もしくは蒸発ガス発生量に関し，経験則を用いた多次元解析が行われてきましたが，予測精度に問題があります．本研究では数値流体解析技術により，ロールオーバー現象を厳密に再現，予測することを最終目標としています．本研究提案では，①熱流動に関する方程式に，液面での物質収支，混合物の平衡状態およびエンタルピを表現する状態方程式を連成させることにより，ロールオーバー現象を解析的に再現すること，②模擬液体による要素試験により本解析結果の検証・評価を行うこと，を目的としています．
（本研究は、ＪＫＡ補助金により実施されました）
ロールオーバーの発生メカニズム
ロールオーバー検証実験で用いた模擬タンク（試験体）
ロールオーバー検証実験で用いられた密度場可視化装置
ロールオーバー解析モデル概要
●研究成果の評価
本研究成果は、本学における卒業研究関係の発表会にて評価を受けました。
(1)航空宇宙システム工学コース 卒業研究Ⅰ発表会 H28年8月10日
(2)航空宇宙システム工学コース 卒業研究Ⅱ発表会 H29年2月13日
【質疑応答、評価内容】
・多次元熱流動解析技術の開発が必要な理由は？ ⇒ タンク形状の多様化により、従来の一次元解析では対応できないケースがあるため。
・模擬タンク実験における三次元性について。数値解析では二次元の取り扱いをしているのに不整合は無いのか。 ⇒ 放射温度計による液面温度分布計測により、二次元性を確認している。
・固体壁を解析対象に含める必要がある理由は？ ⇒ ヒーターによる側面加熱による熱流が、下面にも到達する。これにより下面が加熱され、中心部から上昇する流れが得られる。この状況を解析で再現することを狙っている。
その他、省略
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(2) 微小重力環境下動的濡れ挙動に関する研究
微小重力環境下の液体挙動は、表面張力、濡れ挙動の影響が卓越し地上重力下とは異なります．このためロケット、将来型宇宙機の燃料供給系の設計において，微小重力下熱液動挙動を予測することが重要となります．しかしながら濡れ挙動は分子スケールの現象とマクロスケールの流体挙動の相互関係を考慮する必要があり、地上重力下において多くの研究がなされているにも関わらず、不明な点が多いといえます．一方微小重力下では、濡れ挙動が大きなスケールの熱流動挙動におよぼす影響が大きいのにもかかわらず、濡れの影響が厳密に考慮されていないのが現状です．本研究ではミクロな動的濡れ挙動と大きなスケールの熱液体挙動の相互関係を考慮した熱流動解析技術の確立を最終目的とし、数値解析モデルの構築、地上および短時間微小重力実験による検証を目的としています．
(3) アルミ水高圧水素製造技術に関する研究
・アルミ水高圧水素製造反応の原理
・衛星推進系への応用
・水タンク内の推薬捕捉機構に関する微小重力実験結果
・反応槽内部の流動に関する微小重力実験結果
・アルミ粉末搬送に関する微小重力実験結果
・メカニカルアロイングによる水素製造速度の向上
水素製造プラント
（４）将来型宇宙機向け熱力学ベントシステムの研究
(5) 先進的高性能冷却デバイス開発に必要な気液界面相変化を伴う濡れ挙動の解明
航空機の電動化，電気自動車で用いられるパワーデバイスは大量の発熱を伴い，冷却が重要です．これらを小型・軽量で冷却するため，マイクロチャネルを利用した薄液膜蒸発現象を利用した排熱技術の開発を行っています．
（本研究は、ＪＫＡ補助金により実施されました）
加熱による界面相変化を伴う動的濡れ挙動の観察
減圧による界面相変化を伴う動的濡れ挙動の観察
準備中
（２）マイクロチャネルにおける薄液膜蒸発による伝熱特性の計測
マイクロチャネルの断面写真（幅，高さ50μm，材質：銅）
薄液膜蒸発による排熱量
●研究成果の評価
本研究成果は、本学における卒業研究，修士研究関係の発表会 にて評価を受けました。
(1)航空宇宙システム工学コース（学部） 卒業研究Ⅰ発表会 H30年8月6日
(2)航空宇宙総合工学コース（修士） 修士論文発表会 H31年2月6日
(3)航空宇宙システム工学コース（学部） 卒業研究Ⅱ発表会 H31年2月11日
(4)航空宇宙総合工学コース（修士） 特別研究Ⅰ発表会 H31年2月13日
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CO2排出量が少ないLNG（液化天然ガス）火力の需要が高まっています．そんな中で，異産地のLNGを一つの貯槽で受け入れた際に発生する，蒸発ガス（BOG）急増現象（ロールオーバー現象）の予測技術の確立が，LNGプラントの安全確保のために重要となっています．従来は簡易的な一次元解析，もしくは蒸発ガス発生量に関し，経験則を用いた多次元解析が行われてきましたが，予測精度に問題があります．本研究では数値流体解析技術により，ロールオーバー現象を厳密に再現，予測することを最終目標としています．本研究提案では，①熱流動に関する方程式に，液面での物質収支，混合物の平衡状態およびエンタルピを表現する状態方程式を連成させることにより，ロールオーバー現象を解析的に再現すること，②模擬液体による要素試験により本解析結果の検証・評価を行うこと，を目的としています．
（本研究は、ＪＫＡ補助金により実施されました）
ロールオーバーの発生メカニズム
ロールオーバー検証実験で用いた模擬タンク（試験体）
ロールオーバー検証実験で用いられた密度場可視化装置
ロールオーバー解析モデル概要
●研究成果の評価
本研究成果は、本学における卒業研究関係の発表会にて評価を受けました。
(1)航空宇宙システム工学コース 卒業研究Ⅰ発表会 H28年8月10日
(2)航空宇宙システム工学コース 卒業研究Ⅱ発表会 H29年2月13日
【質疑応答、評価内容】
・多次元熱流動解析技術の開発が必要な理由は？ ⇒ タンク形状の多様化により、従来の一次元解析では対応できないケースがあるため。
・模擬タンク実験における三次元性について。数値解析では二次元の取り扱いをしているのに不整合は無いのか。 ⇒ 放射温度計による液面温度分布計測により、二次元性を確認している。
・固体壁を解析対象に含める必要がある理由は？ ⇒ ヒーターによる側面加熱による熱流が、下面にも到達する。これにより下面が加熱され、中心部から上昇する流れが得られる。この状況を解析で再現することを狙っている。
その他、省略
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(2) 微小重力環境下動的濡れ挙動に関する研究
微小重力環境下の液体挙動は、表面張力、濡れ挙動の影響が卓越し地上重力下とは異なります．このためロケット、将来型宇宙機の燃料供給系の設計において，微小重力下熱液動挙動を予測することが重要となります．しかしながら濡れ挙動は分子スケールの現象とマクロスケールの流体挙動の相互関係を考慮する必要があり、地上重力下において多くの研究がなされているにも関わらず、不明な点が多いといえます．一方微小重力下では、濡れ挙動が大きなスケールの熱流動挙動におよぼす影響が大きいのにもかかわらず、濡れの影響が厳密に考慮されていないのが現状です．本研究ではミクロな動的濡れ挙動と大きなスケールの熱液体挙動の相互関係を考慮した熱流動解析技術の確立を最終目的とし、数値解析モデルの構築、地上および短時間微小重力実験による検証を目的としています．
(3) アルミ水高圧水素製造技術に関する研究
・アルミ水高圧水素製造反応の原理
・衛星推進系への応用
・水タンク内の推薬捕捉機構に関する微小重力実験結果
・反応槽内部の流動に関する微小重力実験結果
・アルミ粉末搬送に関する微小重力実験結果
・メカニカルアロイングによる水素製造速度の向上
水素製造プラント
（４）将来型宇宙機向け熱力学ベントシステムの研究
本研究は，宇宙科学研究所宇宙工学委員会平成29年度戦略基礎開発研究「極低温推進薬の長期保存を実現する革新的熱マネジメント技術の開発」の一環で実施したものです。
(5) 先進的高性能冷却デバイス開発に必要な気液界面相変化を伴う濡れ挙動の解明
航空機の電動化，電気自動車で用いられるパワーデバイスは大量の発熱を伴い，冷却が重要です．これらを小型・軽量で冷却するため，マイクロチャネルを利用した薄液膜蒸発現象を利用した排熱技術の開発を行っています．
（本研究は、ＪＫＡ補助金により実施されました）
（１）微小重力実験を利用した蒸発を伴う濡れ挙動の詳細計測
非加熱系動的濡れ挙動の観察加熱による界面相変化を伴う動的濡れ挙動の観察
減圧による界面相変化を伴う動的濡れ挙動の観察
準備中
（２）マイクロチャネルにおける薄液膜蒸発による伝熱特性の計測
マイクロチャネルの断面写真（幅，高さ50μm，材質：銅）
薄液膜蒸発による排熱量
●研究成果の評価
本研究成果は、本学における卒業研究，修士研究関係の発表会 にて評価を受けました。
(1)航空宇宙システム工学コース（学部） 卒業研究Ⅰ発表会 H30年8月6日
(2)航空宇宙総合工学コース（修士） 修士論文発表会 H31年2月6日
(3)航空宇宙システム工学コース（学部） 卒業研究Ⅱ発表会 H31年2月11日
(4)航空宇宙総合工学コース（修士） 特別研究Ⅰ発表会 H31年2月13日
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