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大規模詳細反応機構に基づく高効率反応性熱流体シミュレーション技術の確立

研究課題

研究課題/領域番号 26390128
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 計算科学
研究機関北海道大学 (2015-2016)
東京大学 (2014)

研究代表者

寺島 洋史 (石原洋史 / 寺島 洋史(石原洋史))  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (20415235)

連携研究者 越 光男  横浜国立大学, 環境情報研究科, 非常勤教員 (20133085)
森井 雄飛  独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 研究開発員 (50707198)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2014年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード反応性流体 / 燃焼 / 詳細化学反応 / 流体シミュレーション / 数値解析 / ノッキング現象 / ロケット / 化学反応 / 反応性流体解析 / 燃焼反応 / 時間積分法
研究成果の概要

大規模詳細反応機構を用いた反応性流体シミュレーションを効率的に行う解析手法を提案した.提案手法は,硬直性の強い化学反応方程式に対する高速陽的時間積分法と多成分流体輸送係数に対する化学種バンドル法から構成されている.それぞれの手法は,従来法に対し,解の精度を大きく損ねることなく,2桁から3桁の高速化を可能とした.提案手法は,自動車ノッキング現象,高圧ロケットエンジン燃焼現象,予混合火炎不安定性現象と,幅広い燃焼現象に適用され,新しい知見の創出に貢献した.

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 7件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Diffusive-thermal effect on local chemical structures in premixed hydrogen-air flames2017

    • 著者名/発表者名
      Akira Matsugi, Hiroshi Terashima
    • 雑誌名

      Combustion and Flame

      巻: 179 ページ: 238-241

    • DOI

      10.1016/j.combustflame.2017.02.013

    • NAID

      120006626552

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ERENA: a fast and robust Jacobian-free integration method for ordinary differential equations of chemical kinetics2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Morii, H. Terashima, M. Koshi, T. Shimizu and E. Shima
    • 雑誌名

      Journal of Computational Physics

      巻: 322 ページ: 547-558

    • DOI

      10.1016/j.jcp.2016.06.022

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Numerical simulations of mixing under supercritical pressures of a shear coaxial injector using a high-order method: effect of outer jet temperature2016

    • 著者名/発表者名
      H. Terashima and M. Koshi
    • 雑誌名

      Progress in Propulsion Physics

      巻: 8 ページ: 25-42

    • DOI

      10.1051/eucass/201608025

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 詳細化学反応機構を用いた反応性流体解析における高効率解析手法2016

    • 著者名/発表者名
      森井雄飛,寺島洋史
    • 雑誌名

      ガスタービン学会誌

      巻: 44 ページ: 96-101

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [雑誌論文] ノッキング現象における末端ガス非一様自着火と圧力波発生機構2015

    • 著者名/発表者名
      寺島洋史
    • 雑誌名

      日本燃焼学会誌

      巻: 57 ページ: 206-213

    • NAID

      130006320815

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [雑誌論文] A robust multi-time scale method for stiff combustion chemistry2015

    • 著者名/発表者名
      H. Terashima, Y. Morii and M. Koshi
    • 雑誌名

      International Journal of and Energetic Materials and Chemical Propulsion

      巻: 印刷中 号: 3 ページ: 177-196

    • DOI

      10.1615/intjenergeticmaterialschemprop.2015011226

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanisms of strong pressure wave generation in end-gas autoignition during knocking combustion2015

    • 著者名/発表者名
      H. Terashima and M. Koshi
    • 雑誌名

      Combustion and Flame

      巻: 162 号: 5 ページ: 1944-1956

    • DOI

      10.1016/j.combustflame.2014.12.013

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Origins of a hot spot for inhomogeneous end-gas autoignition in a knocking simulation2017

    • 著者名/発表者名
      H. Terashima and A. Matsugi
    • 学会等名
      16th International Conference on Numerical Combustion (NC17)
    • 発表場所
      Orlando, FL, USA
    • 年月日
      2017-04-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ノック現象におけるホットスポットの源について2016

    • 著者名/発表者名
      寺島洋史,松木亮
    • 学会等名
      第54回燃焼シンポジウム
    • 発表場所
      仙台国際センター(仙台市)
    • 年月日
      2016-11-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 着火遅れ時間特性と末端ガス自着火・圧力波強度の関係:容器圧力条件を変化させたノッキング解析2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤伴音,寺島洋史,大島伸行
    • 学会等名
      第54回燃焼シンポジウム
    • 発表場所
      仙台国際センター(仙台市)
    • 年月日
      2016-11-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 高圧メタン酸素ロケット噴射器近傍の非定常燃焼流れ場構造:詳細反応機構を用いたCFD解析2016

    • 著者名/発表者名
      寺島洋史,大門優
    • 学会等名
      日本機械学会熱工学コンファレンス2016
    • 発表場所
      愛媛大学城北キャンパス(松山市)
    • 年月日
      2016-10-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Generations of unstable combustion in a non-premixed GCH4/GOX rocket injector2016

    • 著者名/発表者名
      H. Terashima and Y. Daimon
    • 学会等名
      52nd AIAA/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference
    • 発表場所
      Salt Lake City, UT, USA
    • 年月日
      2016-07-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Generations of unstable combustion in a non-premixed GCH4/GOX rocket injector2016

    • 著者名/発表者名
      H. Terashima, Y. Daimon
    • 学会等名
      AIAA Propulsion and Energy 2016
    • 発表場所
      Salt Lake, UT, USA
    • 年月日
      2016-07-25
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 詳細化学反応とCFD:高速計算手法の提案と燃焼流への適用例2016

    • 著者名/発表者名
      寺島洋史
    • 学会等名
      日本機械学会研究分科会RC-D15
    • 発表場所
      東京理科大学神楽坂キャンパス(東京都新宿区)
    • 年月日
      2016-02-17
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Interface-Tracking Simulations of Droplet Vaporization and Burning of Hypergolic Propellants2016

    • 著者名/発表者名
      H. Tani, Y. Umemura, Y. Daimon, H. Terashima, M. Koshi
    • 学会等名
      AIAA SciTech
    • 発表場所
      San Diego, CA, USA
    • 年月日
      2016-01-04
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An Efficient Methodology for Combustion Flow Simulations with Detailed Chemical Kinetic Mechanisms2016

    • 著者名/発表者名
      H. Terashima
    • 学会等名
      International Seminar on the Development and Application of Chemical Kinetics Models for Combustion, Tokyo
    • 発表場所
      日本橋ライフサイエンスビルディング(東京都中央区)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] メタン酸素同軸型噴射器における拡散火炎燃焼場の不安定化メカニズム2015

    • 著者名/発表者名
      寺島洋史,大門優
    • 学会等名
      第29回数値流体力学シンポジウム
    • 発表場所
      九州大学筑紫キャンパス(福岡県春日市)
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Influence of equivalence ratio on the mechanism of pressure wave generation during knocking combustion2015

    • 著者名/発表者名
      H. Terashima
    • 学会等名
      APS 68th annual DFD meeting
    • 発表場所
      Boston, MA, USA
    • 年月日
      2015-11-22
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ノック現象における末端ガス自着火・圧力波強度の当量比依存性2015

    • 著者名/発表者名
      寺島洋史
    • 学会等名
      第53回燃焼シンポジウム
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2015-11-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 爆燃・爆轟伝播現象に対するATF/詳細反応機構を用いたモデリング2015

    • 著者名/発表者名
      森井雄飛,寺島洋史,清水太郎,青野淳也
    • 学会等名
      第53回燃焼シンポジウム
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2015-11-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Effects of negative temperature behavior on pressure wave generations during knocking combustion2015

    • 著者名/発表者名
      H. Terashima
    • 学会等名
      Frontiers in Computational Physics: Energy Sciences
    • 発表場所
      Zurich, Switzerland
    • 年月日
      2015-06-03
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigations on pressure wave generation and chemical kinetics during end-gas autoignition on knocking combustion2015

    • 著者名/発表者名
      H. Terashima
    • 学会等名
      15th International Conference on Numerical Combustion
    • 発表場所
      Avignon, France
    • 年月日
      2015-04-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Simple and fast time integration method for stiff chemical kinetic ODEs2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Morii, H. Terashima, M. Koshi, T. Shimizu, E. Shima
    • 学会等名
      15th International Conference on Numerical Combustion
    • 発表場所
      Avignon, France
    • 年月日
      2015-04-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Strategy for efficiently simulating reactive flows with large detailed chemical kinetics2015

    • 著者名/発表者名
      H. Terashima, Y. Morii and M. Koshi
    • 学会等名
      2015 SIAM Conference on Computational Science and Engineering
    • 発表場所
      Salt Lake, UT, USA
    • 年月日
      2015-03-14 – 2015-03-18
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Simple yet fast integration method using QSS for stiff chemical kinetic ODEs2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Morii, H. Terashima, M. Koshi, T. Shimizu, E. Shima
    • 学会等名
      2015 SIAM Conference on Computational Science and Engineering
    • 発表場所
      Salt Lake, UT, USA
    • 年月日
      2015-03-14 – 2015-03-18
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] ノック現象における末端ガス圧力波発生メカニズムについて2014

    • 著者名/発表者名
      寺島洋史,越光男
    • 学会等名
      第52回燃焼シンポジウム
    • 発表場所
      岡山コンベンションセンター,岡山,岡山県
    • 年月日
      2014-12-03 – 2014-12-05
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 詳細反応と流体を一体化する高効率解析モデルと手法の構築 -ノッキング現象の解明を目指して-2014

    • 著者名/発表者名
      寺島洋史
    • 学会等名
      第25回内燃機関シンポジウム
    • 発表場所
      産業技術総合研究所,つくば,茨城県
    • 年月日
      2014-11-26 – 2014-11-28
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mechanisms of strong pressure wave generations during knocking combustion: compressible reactive flow simulations with detailed chemical kinetics2014

    • 著者名/発表者名
      H. Terashima, M. Koshi
    • 学会等名
      American Physical Society 67th Annual DFD Meeting
    • 発表場所
      San Francisco, CA, USA
    • 年月日
      2014-11-23 – 2014-11-25
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Fast and robust time integration method for stiff chemical kinetic ODEs2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Morii, H. Terashima, M. Koshi, T. Shimizu, E. Shima
    • 学会等名
      AIAA Propulsion and Energy Form
    • 発表場所
      Cleveland, OH, USA
    • 年月日
      2014-07-28 – 2014-07-30
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 大規模詳細反応機構の適用を可能とする高効率反応性流体解析手法の提案2014

    • 著者名/発表者名
      寺島洋史,森井雄飛,越光男
    • 学会等名
      第46回流体力学講演会/第32回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
    • 発表場所
      弘前文化センター,弘前,青森県
    • 年月日
      2014-07-03 – 2014-07-04
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] A robust multi-time scale method for stiff combustion chemistry2014

    • 著者名/発表者名
      H. Terashima, Y. Morii and M. Koshi
    • 学会等名
      10th international symposium on special topics in chemical propulsion
    • 発表場所
      Poitier, France
    • 年月日
      2014-06-02 – 2014-06-06
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

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