2018 Fiscal Year Research-status Report
工学的スケールでの粉塵爆発現象の数値シミュレーション
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18K04633
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
武藤 昌也 名城大学, 理工学部, 准教授 (30466445)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 粉塵爆発 / Large Eddy Simulation |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成30年度に得られた成果は以下の通りである。
直方体形状の三次元簡易計算領域において、着火および初期の火炎伝播に着目して数値シミュレーションによる予測手法の構築および定性的な妥当性の検討を実施した。具体的には、流れ場の非定常性を再現するlarge-eddy simulation（LES）の採用、爆発に伴うガス膨張を考慮する手法の採用，粉塵を質点近似によりLagrange的に追跡する手法の採用、ガス相の化学反応を低計算負荷で行うためのFlamelet/progress-variable（FPV）法の採用、火炎面を正確に補足するためのG方程式法の採用を行ったうえで、簡易計算領域を用いた複数条件下での解析結果の比較検討より妥当性の確認を行った。以上より微粒子が分散して浮遊する場を伝播する火炎のシミュレーションコードが構築された。この手法は，近年報告されている同様の火炎伝播シミュレーション手法と比較して、計算不可が小さく、本課題で目的としている工学的スケールでの数値シミュレーションに対してより有用であると考えられる。
簡易計算領域を用いた解析では、粉塵の粒子運動を考慮した場合と無視した場合とを比較し、本研究の条件下においては、粒子運動を考慮することにより、燃焼反応に起因するガス膨張に伴い火炎面下流の微粒子がより下流へと輸送され、粒子運動を無視した場合と比較して、火炎面付近の当量比が量論混合比に近くなるような機構を見出した．このことから、粉塵の粒子運動の正確な予測が本研究で対象とする火炎伝播には重要であることが分かった。
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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
粉塵爆発数値シミュレーションコードの構築および定性的な妥当性の検討を実施した。今後さらに実験値等との比較検証によりコードの妥当性を検証してゆく予定でおり、現状では当初の計画通りおおむね順調に進展していると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
数値シミュレーションコードが構築されたため、引き続き実験値等との比較検証を実施する。また、計算領域や計算規模の拡大を試み、本課題の目的である工学的スケールでのシミュレーションの実施の検討を進める。
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| Causes of Carryover |
当初購入を予定していた、数値シミュレーションのデータ記録装置の購入費が少なく済んだため。次年度のデータ記録装置の購入費の一部として活用する。
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