2020 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り、 解析対象の物理現象解明と理解を最終的な目標としている。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。シンプルな流体解析をEulerian手法で実行するのであれば並列化・高速化は容易であるが、今回の解析対象(堆積炭塵燃焼)が含む化学反応や粒子追跡法 (DEM)による二相流れにおいては、大並列による高速化そのものがチャレンジである。 解析には、東北大学SX-ACEスーパーコンピュータを利用し解析を行った。ネットワークを介した解析の実行となることから、当研究室において解析コード開発用 の並列コンピュータ(SX-ACE使用時を想定し、ノード間の通信速度を高速化)を初年度に整備したので、解析コードの開発を容易に行える環境も整備済みである。 また、開発したコードの応用として、衝撃波と水液滴の干渉問題にも取り組み、Eulerian-Lagrangian手法による、多層流解析の展開を試み、その成果を報告し学術論文において出版した。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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