宇宙実験と数理科学計算の融合による希薄燃焼限界近傍における特異火炎挙動の新理論

结合空间实验和数学计算的稀薄燃烧极限附近奇异火焰行为的新理论

• 批准号: 21J11887
• 负责人: 秋葉 貴輝
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J11887/
• 关键词: 燃焼解析; 希薄燃焼; 高効率エネルギー利用; 量子コンピュータ

現在主要なエネルギー源として利用されている燃焼は，使用する燃料の量を大幅に削減できれば，排出される二酸化炭素を低減しつつ高効率な熱機関を実現できるため，環境への負荷を極端に減らしたエネルギー資源として利用できる．本研究では，燃料の量が極端に少ない条件において発現する特異な火炎現象の性質を明らかにし，その火炎を制御・応用することで実現される超高効率・低環境負荷のエネルギー利用法の提案に向け，必要となる手法と基礎理論の構築を目指す．本研究の目的は燃料希薄燃焼限界の限界近傍の火炎挙動の徹底解明に向け，希薄燃焼限界近傍において発現する特異な火炎挙動を調べることである．数年内に宇宙ステーションでの実験開始が予定されており，計測手段が限られる宇宙実験と組み合わせることで詳細な解析が可能な数値計算手法を検討する．本年度は，希薄条件など極限化した条件において計算負荷が膨大となる問題に量子コンピュータの計算資源を利用すべく，燃焼反応を計算する量子アルゴリズムを開発した．温度一定の条件のもとで進行する素反応を対象とした化学反応過程を評価するアルゴリズムに加えて，温度依存性も考慮したアルゴリズムを作成，既存のアルゴリズムと比較した．その結果，高い精度で既存のアルゴリズムによる結果を再現することを確認し，成果の一部をScientific Reportsに投稿し，受理された．並行して，球状伝播火炎の消炎現象を調査すべく解析モデルを作成，シミュレーションでの消炎現象を再現することに成功した．希薄燃焼限界近傍での火炎挙動調査を目的とした宇宙ステーションでの実験に向け，打ち上げ用装置の仕様を策定した．

At present, the main sources of environmental pollution are the use of fuel consumption, the use of fuel consumption, the substantial reduction of carbon dioxide, the discharge of carbon diacid, the low emission of carbon, the high emission rate of carbon, the use of environmental pollution, and the use of environmental pollution. At the end of the fuel consumption, there is a low level of fuel consumption, and there is a need for the prevention and control of fire. The use of fire prevention equipment to prevent and control the use of fire in the environment has an ultra-high rate, low environmental pollution rate and low environmental pollution. The purpose of this study is to understand the direction of the fire at the end of the fire, near the limit of the fire, the fire at the end of the fire, the fire at the end of the fire, the fire, the fire, This year, we want to limit the conditions of this year. This year, we would like to make use of the conditions to calculate the expansion of the load, the expansion of the load, the problem of the expansion of the load, the calculation of resources and the use of information. The temperature must be determined under certain conditions, such as the chemical reaction, chemical reaction, temperature dependence, and temperature dependence. With high precision, the results show that you can confirm a Scientific Reports contribution, which can be accepted. At the same time, the ball fire is spread, the inflammation is reduced, and the system is made. In the event of an anti-inflammatory event, we will see that the fire has been successful again. The purpose of the fire campaign near the limit of the fire is to determine the direction of the fire in the universe, and to use the equipment to make the decision.

项目成果

Numerical method for ODEs of chemical reactions with Carleman linearization toward quantum computings

面向量子计算的卡尔曼线性化化学反应常微分方程数值方法

• 发表时间: 2022
• 作者: Takaki Akiba;Youhi Morii;Kaoru Maruta
• 通讯作者: Kaoru Maruta

量子コンピュータ利用に向けたCarleman線形化による化学反応数値積分法の検討

量子计算机用卡尔曼线性化化学反应数值积分方法研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Takaki Akiba;Youhi Morii;Kaoru Maruta;秋葉貴輝，森井雄飛，丸田薫
• 通讯作者: 秋葉貴輝，森井雄飛，丸田薫

Premixed Counterflow Flame Experiment at ISS Kibo for Comprehensive Combustion Limit Theory

ISS Kibo 的预混逆流火焰实验用于综合燃烧极限理论

• 发表时间: 2021
• 作者: Takaki Akiba;Akira Tsunoda;Hisashi Nakamura;Takuya Tezuka;Masao Kikuchi;Kaoru Maruta
• 通讯作者: Kaoru Maruta

燃料過濃条件におけるFlame ballの存在可能性に関する数値的検討

富燃料条件下火焰球存在可能性的数值研究

• 发表时间: 2021
• 作者: Kazutaka Sagawa;Takaki Akiba;Youhi Morii;Hisashi Nakamura;Kaoru Maruta;角田陽，秋葉貴輝，中村寿，手塚卓也，丸田薫
• 通讯作者: 角田陽，秋葉貴輝，中村寿，手塚卓也，丸田薫

Flame ballを初期解にもつ対向流場中での火炎挙動の数値解析

以火焰球为初始解的反向流场火焰行为数值分析

• 发表时间: 2021
• 作者: Kazutaka Sagawa;Takaki Akiba;Youhi Morii;Hisashi Nakamura;Kaoru Maruta;角田陽，秋葉貴輝，中村寿，手塚卓也，丸田薫;佐川和孝，秋葉貴輝，森井雄飛，中村寿，丸田薫
• 通讯作者: 佐川和孝，秋葉貴輝，森井雄飛，中村寿，丸田薫