固体材料の微小重力環境における燃焼性予測手法の汎用化および微小重力実験による検証

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本年度は，固相内の熱輸送および炭素繊維配合方向の影響をモデル化し，それらを従来より広く用いられている燃え拡がりモデル（de Risモデル）に組み込むことで，炭素繊維強化プラスチック（CFRP）の燃え拡がりモデルを構築した．まだ一部完全にはモデル化できていないものの，当燃え拡がりモデルをもとに算出した燃え拡がり速度は実験値とよく一致している．そのため，当モデルはCFRPの燃え拡がり挙動を概ね捉えることができていると考えている．さらに，そのモデルをスケール解析することにより，CFRPの限界酸素濃度（LOC）を解析的に求めることのできる方程式を導出した．この方程式にCFRPの物性値や燃え拡がり試験の結果から求めた活性化エネルギーなどを代入して解くことにより，各流速条件におけるLOCを算出することができる．当手法によって求めたLOCを昨年度取得した実験値と比較したところ，定性的な傾向は合っているものの，低流速側では定量的に一致しないなどの不備が見られた．その原因として，CFRP燃え拡がりモデルの精度に問題があると考えている．燃え拡がり速度についてはよく再現できているものの，火炎長さや固相内の温度分布など他の特性は十分に捉えられていない可能性がある．そこで現在は，実験精度を上げて再度CFRPの燃え拡がり挙動を調査し，そのデータをもとにCFRP燃え拡がりモデルの高精度化に取り組んでいる．今後は様々な燃え拡がり特性を再現できるようになった上で，その燃え拡がりモデルを用いて再度LOCの算出を試みる．来年度には地上におけるLOCを定量的に予測する手法を確立させ，その上で微小重力実験を行って当手法が微小重力環境におけるLOCも予測可能か検証していく．