2018 Fiscal Year Annual Research Report
多分散系微粉体がもたらす爆発被害：シミュレーションが解き明かす炭塵燃焼と安全評価
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18H01387
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
松尾 亜紀子 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (70276418)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 爆発 / 固気混相流 / 数値解析 / 燃焼 / 安全評価 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では、数値解析によって堆積炭塵燃焼の各プロセスに関して数値解析を行うものである。2018年度は、二次元解析コードの整備・開発と並列化チューニングを行った。 本課題は解析対象の物理現象解明と理解が最終的な目標としているが、研究の独自性としては、圧縮性流体中での多分散系微粉体の挙動をCFD-DEMによって解明することが挙げられる。この試みは未だ報告が無く、粒子間衝突・粒子―気相間作用・燃焼といった複雑な干渉現象を含むことから、物理現象を再現する数学モデルの採用や燃焼モデル選択といった点も重要な要素となる。また、Eulerian-Lagrangian手法を用いることで演算量の負荷が増すことから、スーパーコンピュータでの解析コード実行のため、コードの完全な並列化(MPI)による高速化が必要となる。
2018年度に実施した二次元解析コードの整備・開発と並列化チューニングの具体的な実施内容は以下に示すとおりである。
まず、整備・開発した二次元CFD-DEM解析コードを用いて、コードの信頼性確認作業を行った。次に、二次元CFD-DEM解析コードのMPI化を実装した。開発が完了した二次元CFD-DEM解析コードを用いて、堆積炭塵巻き上げプロセスに関する数値解析を実施した。また、燃焼過程を含む二次元CFD-DEM解析コードを用いた、堆積炭塵燃焼プロセスに関する数値解析もあわせて実施した。解析結果は、粉塵巻き上げ過程と燃焼過程の内容に分けて、論文作成と投稿を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
二次元解析コードの整備・開発は順調に進んでいる。また、ＭＰＩへの対応もほぼ完了している。この時に得られた知見を生かし、三次元解析コードの整備・開発へとすすめることが出来る見通しがある。
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| Strategy for Future Research Activity |
二次元解析による堆積粉塵巻き上げに関する数値解析を実施し、論文作成作業を行っている。解析コード開発とあわせて、解析結果の学術的な貢献をすすめていく。
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