2005 Fiscal Year Annual Research Report
Flameletアプローチに基づく乱流燃焼場のLESモデリング
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15360091
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| Research Institution | HOKKAIDO UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
大島 伸行 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10217135)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大島 まり 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (40242127)
栗原 央流 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (90344481)
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| Keywords | 流体工学 / 数値流体力学 / 乱流 / 反応流れ / シミュレーション工学 / 可視化 / 火炎 / ラージ・エディ・シミュレーション |
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| Research Abstract |
資源や環境の有限性が具体的に意識されるようになった今日、特にエネルギー環境問題において重要な位置を占める産業用ガスタービンや輸送機器エンジン等の燃焼流れを対象に、Flameletアプローチに基づくラージ・乱流燃焼場ラージ・エディ・シミュレーション(LES)による数値解析モデリングを確立して、代替燃料や厳しい環境規制に対応しうる合理的な燃焼流れ設計法としての導入を図ることを目的とした。この解析法をマクロスケールでは実用に即した流れ条件にも拡張すること、メゾスケールでは非予混合火炎における不均一な化学反応効果をモデル化すること、ミクロスケールには粒子や火炎内部の現象をデータベース化することによって、より広範囲な燃焼流れ問題に対応し得る数値予測法を開発するにあたり、解決すべき3つの課題を取り上げて以下の成果を挙げた。
(1)燃焼流れの特性を予測し得る乱流解析モデルの研究として、乱流LESとflameletアプローチに基づく解析法を提案した。特に、予混合火炎面に対するG方程式モデルと拡散火炎に対する保存スカラーモデルを連成した2スカラーflameletモデルを提案し、これを実用ガスタービン燃焼器の乱流燃焼予測に適用し、その有効性と問題点を明らかにした。
(2)流れ変動と干渉する化学反応効果の抽出の研究として、流れ変動と化学反応の干渉の複雑な干渉を検討する1ステップとして、スプレー噴霧によるバーナ燃焼を取り上げて、乱流中と粒子の運動、蒸発、燃焼の過程をLES法に基づきモデル化し、実験計測データとの比較によって、物理過程モデルの有効性を検証した。
(3)マルチスケール連成解析における数値計算・可視化の融合技術の研究として、可視化画像を用いた計測法を取り上げ、噴霧流れを対象に計測技術の基礎的な研究を行うとともに、可視化計測と数値シミュレーションを融合した可視化処理システムに関する研究を行った。
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Research Products
(1 results)
