2013 Fiscal Year Annual Research Report
大規模詳細反応機構の革新的簡略化法の開発と燃焼シミュレーションへの応用
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23360095
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
越 光男 横浜国立大学, 環境情報研究院, 非常勤教員 (20133085)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
寺島 洋史 (石原 洋史) 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20415235)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 詳細反応機構 / 簡略化 / 数値流体計算 / 自着火 / エンジン燃焼 / MTS / 圧縮性 |
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| Research Abstract |
本年度は最終年度であることから、これまでに進めてきた超大規模詳細反応機構を数値流体計算とカップルさせて解く方法の実証を主として実施した。まず、前年度までに反応方程式を簡略化する方法、特にRCCE法を検討してきたが、この方法では反応条件により反応を記述する微分方程式の剛直性（Stiffness)が簡略化しない場合よりもむしろ増加することが明らかとなった。そこで反応機構の簡略化ではなく、反応方程式の高速解法の開発に方針を変更し、改良MTS法を新たに開発した。この改良MTS法は従来の標準的な反応方程式の解法であるVODE法を流体計算と組み合わせた場合に比較して10~50倍程度高速であることを実証した。この方法を圧縮性流体ソルバーに組み込むことにより、従来は不可能であった反応性流体シミュレーションが可能となった。特に以下のシミュレーションを行い、本方法の有用性を実証した。
１．ロケットスラスターに用いられる自己着火性燃料であるN2H4とN2O4/NO2混合気の同軸噴流燃焼シミュレーションを、独自に開発した詳細反応機構に基いて実施し、室温において着火源なしに拡散燃焼で自己着火することを初めて示した。
２．密閉容器内の火炎伝播をヘプタンのような複雑な複雑な反応系（化学種400、素反応1200程度）について圧縮性流体とカップルさせて解くことに初めて成功した。これにより、音波と化学反応のカップリングを検討することが可能となり、エンドガスの自着火（ノッキング）が起こる原因、条件などについて詳細な検討を行った。
３．細管中の高圧水素によってドライブされる空気中の衝撃波の着火現象の詳細な解析を実施した。水素と空気の接触面での着火現象が、境界層と衝撃波の干渉により引き起こされることなど、新規な着火機構が明らかとなった。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25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 |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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