氏名：坪井 伸幸
所属：九州工業大学大学院工学研究院機械知能工学研究系
概要：水素/空気予混合気に対する詳細化学反応モデルを使用して，0.4気圧, 300 K，当量比1の水素/酸素予混合気が充填された，障害物を有する管内を伝播する3次元の非定常圧縮性粘性解析を行った．爆燃から爆轟への遷移について，計算手法の影響を評価した．数値計算手法としては，数値流束については2次精度MUSCLとHLLC，時間積分は3段階TVD ルンゲクッタ法，粘性項は2次精度中心差分，反応モデルは詳細反応モデルUT-JAXAモデルで point implicit 法を用いた．また，火炎面の格子解像度を擬似的に向上させる，ATF(Artificial Thickened Flame)も用いてその効果を調べた．正方形断面は40 mm x 40 mmであり，格子点数は最大で1億6000万点である．格子が最も多い1億6000点の場合，火炎着火位置の管端から 5 つめ付近の障害物を乗り越えるとデトネーションに遷移する結果が得られた．

 

論文掲載,発表実績:
（学術雑誌掲載論文）

• Hyunseo Park, Shui Kohama, A. Koichi Hayashi, Nobuyuki Tsuboi, "Numerical simulation on two-phase detonation at various equivalence ratios using eulerian-eulerian model for n-heptane fuel", Science and Technology of Energetic Material, Vol. 85, No.5, pp.91-97, 2025.6.11. https://doi.org/10.34571/stem.86.5_98.

 

（国際会議会議録掲載論文）

• Ito Takumi, Nobuyuki Tsuboi, Kouhei Ozawa, Koichi A. Hayashi, "3D Numerical Simulation on Disk Type RDE used Hydrogen-Air Premixed Gas and Non-premixed Gas with Multi-Ports Injection: Relation Between Injection Mode and Flame Index", The International Colloquium on the Dynamics of Explosions and Reactive Systems (ICDERS) 2025, Otawa., Kanada, 2025.7.29.
• Ito Takumi, Nobuyuki Tsuboi, Kouhei Ozawa, Koichi A. Hayashi, "3D Numerical Simulation on Disk Type RDE used Hydrogen-Air Premixed Gas and Non-premixed Gas with Multi-Ports Injection: Investigation of Pressure Loss Factors", American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA) - SciTech, Florida, America, 2026.1.14.
• OKUDA. Hibiki, TSUBOI. Nobuyuki, HAYASHI. A. Koichi, "3D Numerical Simulation on Shock Front Structure of Hydrogen/Air Spinning Detonation -Effect of Higher-order Scheme-", ICDERS 2025 (30th International Colloquium on the Dynamics of Explosions and Reactive Systems), July 2025.7.29.
• Hyunseo Park, A.Koichi Hayashi, Nobuyuki Tsuboi, "Numerical Study on and Euler-Euler Model for Liquid-Gas Two-Phase Detonation in n-Heptane/Air 1Mixture", 30th International Colloquium on the Dynamics of Explosions and Reactive Systems (ICDERS), 168, Ottawa, Canada, 2025.7.29.
• Y. Ryu, N. Tsuboi, A. K. , Hayashi , T. Obara, X.-M. Tang, "Numerical Simulation of Deflagration to Detonation Process Using Adaptive Mesh Refinement Method in Hydrogen/Oxygen Premixed Gas Mixture", 30th International Colloquium on the Dynamics of Explosions and Reactive Systems (ICDERS), (198), 2025.7.30, Ottawa.

 

（国内研究会等発表論文）

• 伊藤 拓海，坪井 伸幸，小澤 晃平，林 光一, "3 次元数値解析による水素空気予混合気多孔噴射を用いたディスク型 RDE の性能評価", 第 63 回燃焼シンポジウ, E121, 2025.11.5.
• 奥田響，伊藤拓海，坪井伸幸（九工大），林光一（青学大）, "水素/空気詳細化学反応モデルを用いた非定常デトネーションに関する数値解析：デトネーション速度の確率密度分布に関する考察", 日本航空宇宙学会西部支部講演会（2025）, 2025.11.17.
• Hyunseo Park, Nobuyuki Tsuboi, Kohei Ozawa, A.Koichi Hayashi, "Enhanced Droplet Evaporation Modeling for Two-Phase Detonation with n-Hepatane Fuel", 39th CFD symposium, OS1-2-5-01, Fukuoka, Japan, December 2025.12.17.
• 笠 友介，坪井 伸幸，小澤 晃平，林 光一，小原 哲郎，関 陽子，Tang Xin-Meng, "水素酸素予混合気における解適合格子を用いた衝撃波と火炎の干渉によるDDT過程に関する数値解析- 壁面境界条件の検証 -", 第63回燃焼シンポジウム, E133, 2015, 11.5.
• Benjamin Ygorra, Hibiki Okuda, Shoma Nakano, Tsuboi Nobuyuki, "Parallel Optimization of CFD Simulations Including Combustion with OpenMP and OpenACC", 39th Computational Fluid Dynamics Symposium, 802-0001, Kitakyushu, Japan, 2025.12.16.
• 須田悠太，檜山瑞樹，伊藤拓海，坪井伸幸，林光一，Dzieminska Edyta，大西史倫，富塚孝之，高橋淳郎，中森一郎，小玉貴司，佐藤直弥, "障害物を有する管内における H2/O2 予混合気の爆轟遷移に関する数値解析：水蒸気添加と3次元の影響について", 第57 回流体力学講演会／第43回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム, 3A07, 2025.7.4.
• 葛城 千速, 小濱 朱生, 坪井 伸幸, 小澤 晃平, 林 光一, "詳細化学反応モデルを用いたアンモニア-酸素/亜酸化窒素デトネーションの数値解析 -当量比が爆轟特性に与える影響について-", 第63回燃焼シンポジウム, E131, 2025.11.5.
• 五味 大地，伊藤 拓海，坪井 伸幸，小澤 晃平，林 光一, "水素・空気非予混合気を用いた回転デトネーションエンジンの２次元数値解析 ~噴射口ジオメトリの影響評価~", 2025 年度衝撃波シンポジウム, 2D2-3, 2026.3.5.
• 仲野 正馬, 坪井 伸幸, 奥田 響（九州工業大学）, 林 光一（青山学院大学）, "1 次元デトネーション解析コードにおける OpenMP, OpenACC適用と性能評価：水素燃料の場合について", 第65回航空原動機・宇宙推進講演会, 3A04, 2026, 3.11.
• 石田隼, 坪井伸幸, 林光一, "詳細化学反応モデルを用いたジメチルエーテル/O2予混合気の爆轟に関する１次元数値解析：反応モデルの影響", 第65回航空原動機・宇宙推進講演会, 3A05, 2026, 3.11.
• 齊藤 遼太, 坪井 伸幸, 小澤 晃平, 林 光一, Tang Xin-Meng, "障害物を有する管内におけるDDT解析～解適合格子法を用いた数値シミュレーション～", 日本機械学会九州支部 九州学生会 第57回学生員卒業研究発表講演会, KYCONF26ST-187, 2026, 3.9.
• 坪井伸幸, "爆轟波の反応解析に対する高効率・高速時間積分法の評価", 第39回数値流体力学シンポジウム, OS1-2-5-04, 2025/12/17.
• 坪井伸幸, "爆轟波の反応解析に対する高効率・高速時間積分法の評価：着火遅れ時間と1次元爆轟について", 令和7年度 航空宇宙空力シンポジウム, 2026/1/31.
• 坪井 伸幸, 伊藤 拓海, 朝原 誠，林 光一, "高圧水素噴流の浮き上がり火炎現象の大規模数値解析：保炎機構と格子解像度の影響について", 第 57 回流体力学講演会／第 43 回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム, 3A02, 2025.07.04.