2018 Fiscal Year Annual Research Report
Turbulent multiphase elementary reaction modeling of pulverized coal based on physical and chemical structures
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16K06125
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
渡邊 裕章 九州大学, 工学研究院, 准教授 (60371598)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
則永 行庸 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (00312679)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 混相流 / 乱流 / 燃焼 / 非球形粒子 / 着火 / 窒素化合物 / 直接数値計算 / ラージ・エディ・シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
非球形単一粒子の6自由度解析データから非球形粒子の運動モデルを開発するとともに，運動モデルを用いた混相乱流場の直接数値計算を実施し，粒子の乱流中分散挙動に対する粒子形状の影響を明らかにした．また，同様の6自由度単一粒子の着火挙動について直接数値計算を実施し，粒子周囲に広がる揮発分に着火し燃え広がる過程において予混合火炎から拡散火炎と遷移する様子を明らかにした．さらに，非球形粒子運動モデルを用いるラージ・エディ・シミュレーション（LES）を同軸噴流における球形および非球形粒子の分散挙動を計測した実験を対象に実施し，実験と定性的な一致を見るとともに，粒子ストークス数に依存して特徴的な環状構造が形成されることを明らかにした．
石炭の熱分解時に放出される揮発分の二次気相分解について，詳細化学反応機構を用いた素反応解析による感度解析により主要な化学種や反応経路を抽出することで，数値解析に適用可能な簡略化反応機構を構築した．また，揮発分に含まれる窒素化合物の分解挙動について，化学形態分析に基づいて定義されたピリジン，ピロール，および4級アミンが気流中でアンモニアやシアンを経由しNOxに転換される反応を，詳細化学反応機構を用いる素反応解析によって明らかにするとともに，主要な化学種や反応経路を抽出することで，数値解析に適用可能な総括反応機構の構築を行った．
小型噴流微粉炭火炎を対象に簡略化反応機構を用いたLESを実施し，実験との比較によりその有効性を確認するとともに，火炎構造の詳細を明らかにした．
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