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1.
雑誌論文
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 数値シミュレーションによる煉瓦造壁体の温湿度解析 : 空気循環による壁体の湿度コントロール — Hygrothermal Analysis of Brick Wall System with HAM Computer Software : Effectiveness of Air-Circulation System in the Wall on Moisture Control
高瀬, 秀芳; 渡辺, 俊行; 尾崎, 明仁 ... [ほか]
出版情報: 都市・建築学研究. 4, pp. 123-130, 2003-07-15. 九州大学大学院人間環境学研究院都市・建築学部門
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概要: A low energy house with an air-circulation system in brick walls has been developed. However, a moisture problem for durability of wall assembly has not been considered so far. Since moisture capacity of brick is large, it is difficult for the brick wall to dry quickly. In this paper, four different types of wall structure are calculated with computer software "HAM Computer Software" using water potential. The purpose of this study is to clarify the relationship between the wall structure and the moisture problem in the wall. It is also considered how effective the air-circulation system is. 続きを見る
2.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of シリコンCZ炉における酸素移動の総合的シミュレーションと実験的検証 — Global Simulation and Experiments on Oxygen Transport In Silicon CZ furnace
今石 宣之 ; IMAISHI Nobuyuki
研究期間: 2001-2003
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概要: 本研究期間中に、まず融液の流れを軸対称定常流とみなした総合解析コードを完成させ、気相内の対流拡散および融液表面のマランゴニ効果が果たす役割の重要性を明らかにした。さらに、縦磁場を印加することが、炉内の融液流れや酸素移動に及ぼす効果をも評価した。また、融液や気相中の熱物性の値が流れや酸素移動に及ぼす影響について定量的に評価した。シミュレーションの結果、小型Cz路における酸素移動プロセス中のもっとも大きな物質移動抵抗は、気相中のSiOの拡散過程であること、酸素移動は融液の流れや温度分布の影響も強く受けることを明らかにした。ガスガイドの設置により、気体をメルト表面に沿って流すことで気相側物質移動係数は増加するが、気相のせん断力によって融液の流れパターンが変化するため、必ずしも酸素移動速度は増加しないことも明らかにした。さらに、融液の表面張力の温度係数の値によって、融液の流れパターンが大きく変化することも示した。シリコン融液の表面張力の温度係数の値は、酸素分圧の影響も含めて今後詳細に測定する必要がある。なお、従来NECに設置されていた小型Cz炉を平成12年度に移設し実験を行う予定であったが、当該装置の移転が平成13年度にずれ込み、さらに平成13年度後半に応用力学研究所へ移転し、その後は酸化物単結晶育成実験に使用されたため、詳細な実験的研究は実施できなかった。 数値解析の結果の一部を実験結果と比較検討することしか出来なかったが、両者はほぼ定量的な一致を見ることができたことから、本研究で開発した総合シミュレーションコードの信頼性は確認されたと判断した。 研究成果は、シリコンCz炉の総合解析に関する5編の学術論文、シリコン融液の環状薄液層内のパターン形成に関する学術論文3編、として国際学術雑誌に報告した。また、国内外の講演会等において口頭発表も実施した。さらに、単結晶育成Cz炉内の流れの不安定性に関する総説を発表した。 続きを見る
3.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 気流中の放射性希ガス濃度測定システムの開発とその利用に関する研究 — STUDY ON DEVELOPMENT OF MONITORING OF RADIOACTIVE NOVLE NOBLE GASES
宗像 健三 ; MUNAKATA Kenzo
研究期間: 2002-2004
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概要: 核実験の国際的な監視、核兵器を用いたテロ犯罪の防止、原子力の平和利用のために、放射性希ガスの気流中の希ガス検知システムは、確立すべき重要技術である。本研究では、大気中放射性希ガス分析において核となる低温における放射性希ガスの吸着技術と放射性希ガスの濃縮分離技術の確立を目的とする。研究では、まず各種吸着材における希ガス単成分の吸着特性を詳細に検討した。これによりキャリアガスが影響しない状況での希ガスの基礎的な吸着特性を把握した。この上で、キャリアガスに窒素を用い、87Kにおいて吸着材のスクリーニングテストを行った。この結果、炭素系吸着材がクリプトンの吸着において有効であり、非炭素系吸着材では、共存窒素ガスの影響を受け、クリプトンの吸着量がきわめて小さくなることがわかった。この結果を受け、ヘリウム冷却装置を用いた吸着実験装置により、炭素系吸着材におけるクリプトンの吸着特性を詳細に調べた。吸着材には、Merck社製活性炭、岸田理化社製活性炭、Ambersorb572、粒状白鷺を用いた。実験で得られた吸着破過曲線を解析し、吸着平衡特性、吸着速度を定量化した。この結果、低温においてクリプトンの吸着量と吸着速度に関して、良好な性能を持つ吸着材は、Ambersorb572であることがわかった。また、Merck社製活性炭について得られた結果を用いて、気象研究所の大気中クリプトンのモニタリングシステムに用いられている実際のクリプトン捕集用吸着材の数値シミュレーションを行った。この結果、80〜100Kの温度範囲においては、上記システムに使用されている量の吸着材では、目標とされる期間、大気中のクリプトンを100%捕集できることがわかった。また、低温で確実に運転する場合、Ambersorb572を用いれば、システムの小型化が可能であることもわかった。さらに、ドライアイス温度におけるキセノンの吸着特性を調べた。この結果、銀モルデナイトが有効な吸着材であることがわかった。 続きを見る
4.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 有明海の流れ構造の解明と蘇生・再生のための調査研究 — Research on flow field and rehabilitation of aquatic environment in the Ariake Sea
小松 利光 ; KOMATSU Toshimitsu
研究期間: 2002-2004
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概要: 1 北部有明海において大規模一斉観測を実施し,降雨の影響により塩淡成層が発達した場合の流動・成層構造を把握した.2 有明海における流動・成層観測から,潮汐条件により諫早湾湾口部の流況が変化し,島原半島沿いの強い流れは潮汐条件に依存しないことが確認された.3 有明海内4点の電磁流速計による連続流動観測結果より,昨年度の観測と同様に諫早干拓締切による流速減少が確認された.4 諫早湾内において小潮期の流況観測を実施した.同時に約20地点で成層観測を行った.これらより,諫早湾内の3次元的な流況が明らかにされた.5 過去の観測結果を用いた重回帰分析により北部有明海の流れの支配要因を調べた結果,風の影響が非常に強い事が分かった.6 北部有明海において底質コアサンプルを採取し粒度や有機物量などを測定した.筑後川河口域や佐賀県沿岸で特徴的な底質構造が確認された.7 σ座標系流動モデルに干潟計算モデルを組み込み,流動計算を行うことに成功した.8 諫早湾湾口周辺で溶存酸素濃度,流況などの連続観測を実施し,貧酸素水塊の消長と淡水インプットに相関性が強いことが確認された.9 リモートセンシングと現地観測データを用いて,衛星画像から透明度分布などを推定するアルゴリズムを開発した.10 流況制御ブロック設置による海水交換促進効果の検討を模型実験により実施した.有明-長州ライン上に配置することで諫早干拓締切前の海水交換率を復元できた.11 流動シミュレーションによる検討から,模型実験と同様の結果が得られた.よって,流況制御ブロックは有明海を再生する有力な方法である事が確認できた.12 諫早湾内に流況制御ブロックを実際に設置し湧昇流の発生が確認された. 続きを見る
5.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 全大気統合モデルを用いた温室効果ガス増加による超高層大気長期変動の研究
三好 勉信
研究期間: 2011-2014
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概要: 人為起源の二酸化炭素濃度増加が、熱圏・電離圏に及ぼす影響を、我々の研究グループで開発した大気圏-電離圏統合モデル(GAIA)を用いて定量的に調べてみた。まず、二酸化炭素濃度が320ppmv(1960年代の値)の場合と400ppmv(2010年代の値)の場合について、熱圏の大気温度・密度および電離圏の電子密度の違いについて調べてみた。その結果、二酸化炭素濃度の増加に伴い、高度200km以上の大気温度は約12Kの低下、高度200-250kmの電子密度は5-15%の増加となることが明らかとなった。これらの変動と二酸化炭素濃度増加を関連づけるためには」、GAIAの下層大気部分に観測データ(再解析データ)を入れて計算する必要がある。そこで、平成23年度には、2008年から2010年の期間について、再解析データをナッジングした計算を行い、熱圏・電離圏の衛星観測結果と比較し、GAIAモデルの検証を行った。その結果、成層圏突然昇温時の電離圏変動が、観測結果とよく一致していること、また、下層大気起源の潮汐波に伴う電離圏の季節変化についても電離圏観測結果とよく一致し、GAIAモデルが超高層大気変動をよく再現できるという確証を得た。 さらに、超高層大気では、太陽活動や地磁気活動などの影響を強く受けることが知られている。したがって、二酸化炭素増加に伴う長期変動を調べるには、太陽活動や地磁気活動などの自然変動に起因して起こる熱圏・電離圏の長期変動を抽出する必要がある。そこで、太陽活動変動影響については、太陽フレアーなど太陽活動の大規模な変動が、超高層大気にどの程度影響を及ぼすかについて、GAIAを用いて調べてみた。一方、地磁気活動に伴う超高層大気変動については、GAIAに、地磁気活動変動を見積もるための改良を行った。 続きを見る
6.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of ファン騒音の高精度数値予測による解明と複数音響モード制御実験
山崎 伸彦
研究期間: 2011-2013
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概要: 研究計画「複数音響モードの能動制御実験の予備実験としての制御の高速・大容量化」について:50W 16ch スピーカアレイの追加,制御用 FPGA ボードの増設,ハブ壁・ケーシング壁への埋込型マイクロフォンの設置,など計測制御ハードウェアの増強・置換をおこなった.またDDS アルゴリズム,Filterd-X LMS アルゴリズムなど制御アルゴリズムの見直しや追加をおこなった.こうしたハードウェア・ソフトウェアの改善により,現在は複数モードをほぼリアルタイムに測定・同定しつつ単一モードを自動制御できるようになった.研究計画「NSCBC による圧力境界条件定式化とコードへの実装による CAA 手法の高精度化」について:スペクトル解像度が高く低散逸である高次精度コンパクト差分とコンパクトフィルタを基本的な解法とて採用し,これに一般座標系 NSCBC (無反射境界条件) を実装したマルチブロック流体計算プログラムを用いて,円柱後流と翼 (rod-airfoil) の干渉騒音のラージエディシミュレーション (LES) をおこなった.この rod-airfoil 問題は,動静翼干渉騒音のベンチマーク問題となっているものである.研究計画「線形非定常音響解析 CFD コードの開発」について: 線形音響計算CFDプログラムのベースとなる線形フラッタ計算CFDプログラムを開発した.研究代表者らが開発したこのプログラムは,JAXA の UPACS (レイノルズ平均ナビエ・ストークス方程式を有限体積法で解くマルチブロック流体計算プログラム) を母体として,これに線形非定常問題を周波数空間で解くルーチンを追加したものである.平成23年度はコード開発をおこなったほか,基本的なベンチマーク問題を解くことで線形非定常計算の検証もおこない,十分な予測性能を確認できた. 続きを見る
7.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 素反応シミュレーションを援用した芳香族化合物含有ガス改質反応機構の解明 — Detailed chemical kinetic modeling of reforming reactions of multi-component gas mixture derived from pyrolysis of carbon resources
則永 行庸 ; NORINAGA Koyo
研究期間: 2008-2009
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概要: 本研究は,石炭・バイオマスのガス化プロセスなどで発生するタールと総称される多環芳香族化合物を含む混合ガスの気相熱分解,部分酸化,水蒸気改質反応を高精度に予測できる素反応速度モデルの構築を目的とする.このようなモデルは,高効率のガス化プロセスを設計するにあたって重要である.実験として,2種類の石炭,4種類のバイオマス(セルロース,コーヒー搾り滓,スギおが粉,ヤシ殻)を急速に熱分化したときに得られる揮発成分の気相熱分解,部分酸化,水蒸気改質,CO_2改質実験を実施した.またこれらの反応を予測するために素反応からなる速度モデルを構築し,これを用いたシミュレーションも実施した.最終的には石炭,バイオマス初期熱分解生成物に含まれる主要化合物の気相反応を網羅する543個の化学種と8175個の素反応からなる反応機構を構築した.この反応機構を用いたシミュレーションにより,主要な生成物の実験データを高い精度で予測することに成功し,本研究の目標を達成することができた. 続きを見る
8.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of デュアル水平坑井を用いたメタンハイドレート層からのメタン生産プロセスの開発 — Development of Gas Production System from Methane Hydrates Layers using Dual Horizontal Wells
佐々木 久郎 ; SASAKI Kyuro
研究期間: 2004-2006
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概要: 本研究は、砂泥互層構造をもっメタンハイドレート堆積層からのメタンガス生産に関して、デュアル水平坑井を用いた生産プロセスを開発することを目的として実施した。とくに、メタンハイドレート層を炭酸水素ナトリウム溶液の氷結層で模擬したハイドレート貯留層モデルを生成した後に、高圧ポンプによってデュアル水平坑井のうちの上部坑井に熱水を圧入し、分解フロントの挙動を観察した結果、分解速度に対するガス生産量や熱収支などを測定した。その後に、実験結果とのヒストリーマッチングによる数値モデルの構築を実施し、さらに実フィールド条件に拡大した数値シミュレーションモデルを構築し、メタンハイドレート層からのメタン生産に関するシステム構成を提案した。本研究をまとめると以下のとおりである。 1)海底下メタンハイドレート層に関する実データに適用し、その数値シミュレーションモデルを構築した。 2)実験結果に基づきデュアル水平坑井を用いる生産手法の適用性について検討し、フィールドパラメータを変化させた数値シミュレーションを実施し、生産特性を明らかにした。 3)重質油層に対するSAGD法との比較検討からデュアル水平坑井のメタンハイドレート層への適用性を明らかにし、連続的な熱水注入システムによってガス生産が実施可能であることを示した。 4)砂泥互層構造をもつメタンハイドレート堆積層では、デュアル水平坑井間に低浸透率層が挟み込まれるため圧入熱水が短絡流とはならず、熱水が水平方向に拡大する挙動を明らかにした。 5)デュアル水平坑井を用いた熱水圧入・ガス生産システムでは両坑井間の低浸透率層の存在は大きな障害とはならないことを明らかにし、生産費用に関する経済性評価を実施した。 続きを見る
9.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 家庭用個別分散型電熱源によるエネルギー自立型サステイナブル住宅の研究 — A study on the energy self-sufficient house with the distributed power and heat source system
渡辺 俊行 ; WATANABE Toshiyuki
研究期間: 2004-2005
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概要: 本研究では、家庭用分散型電熱源の一つとして開発が進められる固体高分子形燃料電池CGS(PEFC-CGS)の導入効果を試算する数値シミュレーションプログラムを作成し、その導入効果の検討を行った。数値シミュレーションの構築に当たっては、福岡市アイランドシティに建設したエネルギー自立型サステイナブル住宅に試作機を設置し、その試験運転結果から部分負荷効率、起動停止時エネルギー消費量、貯湯槽からの熱損失等の機器特性を明らかにし、その結果を基にエネルギー消費量を算出する数値シミュレーションプログラムの構築を行った。このプログラムを用い、戸建て住宅における最適運転手法と導入効果、地域別の導入効果、複数世帯で共有した場合の導入効果、デシカント換気システム等と併用した際の導入効果について検討を行った。 PEFC-CGSの最適運転方法の検討では、予め最適となる起動停止時刻を設定してPEFC-CGSを運用する『DSS(Daily Start & Stop)運転』が最適であることが明らかになった。一般的な世帯(4人家族共働き)で、DSS電力負荷追従運転(逆潮流無し)を採用した場合、従来システムと比較して、1次エネルギー消費量を年間約11%、CO_2排出量を年間約16%削減できることが分かった。逆潮流を考慮し、定格出力でPEFC-CGSを運用した場合は、削減率は更に1〜2%高くなる。地域別で比較した場合、給湯負荷の大きくなる高緯度地域ほど削減率が高くなる。また、出力1kWのPEFC-CGSは2世帯から3世帯で共有すると導入効果はさらに高まり、6%程度の導入効果向上が見られた。 分散型電熱源にはこれ以外にもガスエンジンCGSや太陽電池、太陽熱など種々存在し、その組み合わせも無数に存在する。今後は家族構成や自然環境、ライフスタイルやライフステージに合わせて最適な組み合わせを導き出せるよう改良を続ける予定である。 続きを見る
10.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 空気循環式パッシブ煉瓦造住宅の開発研究 — Research and Development of Passive Solar House with Airflow System in Brick Walls
渡邊 俊行 ; WATANABE Toshiyuki
研究期間: 2001-2002
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概要: 環境共生システムとして、煉瓦の熱容量と太陽熱および地中冷熱を活かした空気循環式パッシブ煉瓦造住宅を提案し、実験住宅における室内環境調査や実験棟を対象とした数値シミュレーションを行った。 1.空気循環式パッシブ煉瓦造住宅の建設と事前予測 (1)冬季の太陽熱利用のためのトロンブウォール・集熱パネルや、夏季の地中冷熱利用のためのクールチューブを備えた煉瓦造住宅を建設した。 (2)事前予測として、熱力学ポテンシャルを水分流の駆動力とする熱・水分複合移動モデルを使用して、数値シミュレーションにより空気循環式パッシブ煉瓦造住宅の外壁の温湿度特性について解析した。 2.空気循環式パッシブ煉瓦造住宅における実測調査 (1)実験棟の室内熱環境実測調査を行い、システムの有効性を検証した。終日暖冷房運転時と比較して、システムを併用した場合の暖冷房に関わる電力消費量を冬季約35%、夏季約37%削減することが出来た。 (2)各システムの基本性能や空気循環式パッシブ煉瓦造住宅の特徴の把握を行った。夏季においては小屋裏経路の有効性の実証や9月下旬の昼間クールチューブの使用や夜間通風の検討を行った。冬季においては、集熱パネルの集熱効率、トロンブウォールの夜間室内への放熱の確認をおこなった。また、他の暖房設備として温水パネル暖房と空気循環暖房の比較を行い、空気循環暖房の有効性を実証した。 (3)実験棟の夏季および冬季の空気質調査を行ったところ、竣工後1ヶ月のホルムアルデヒド気中濃度は、カーペット床の2階で厚生労働省の指針値を上回った。しかし、計画換気と放散速度の減少により、竣工後半年のホルムアルデヒド気中濃度は指針値の約20%に抑えられており、空気質が向上した。 3.数値シミュレーション 空気循環式煉瓦造住宅の全国代表7都市における有効性の実証と、冬季システム運用方法の各都市への適応性の確認を行った。また、更に省エネルギ-な煉瓦造住宅を実現するため様々な手法の検討を行った。 続きを見る