| 研究概要 |
数値シミュレーションの手法が,内燃機関の流動現象の分析や開発設計に活用されており,より一層の予測精度の向上が望まれている.問題点の一つは,温度,圧力,流速,乱れ,成分ガス濃度の値が,格子点位置で与えられるので,解を求めるに当たって,離散化に伴う偽拡散(数値拡散)が避けられず,予測精度の向上を妨げていることである.偽拡散の少ない高精度の手法を用いての検討を行い,以下の成果を得た.
1.三次元の成分ガス濃度の対流・拡散方程式の計算手法として,偽拡散が小さく高精度のCIP法を用いることにより,二次元ガス噴流において噴出ガスが渦運動に伴って拡散する過程を明らかにした.また,火花点火機関における燃料ガス・空気混合気の拡散過程の解析を行い,層状混合気の形成過程を明らかにした.さらに燃料噴霧解析モデルを組み込み,吸気ポート内燃料噴射機関の混合気形成過程を解析し,液滴挙動と燃料蒸気濃度分布を予測した.
2.一次元の排気管内ガス流動解析の汎用化と高精度化を目的として,特性曲線法をもとに,管端で急激な温度,ガス組成の変化の生じる場合の扱い方を明らかにした.このガス流動解析手法を応用したディーゼル機関性能予測プログラムを利用して,過給機関システムの整合手法の検討を行い,性能予測プログラムが機関システムの開発設計に有用であることを明らかにした.
3.波動を伴う三次元ガス流動解析では,CIP法に一般曲線座標変換の手法を適用し,任意断面形状流路内の圧力波の伝ぱと,ガス粒子の移動とともに伝ぱする状態量とを高精度で解析できるようにした.円形断面の一段膨張形消音器について,消音器前後の圧力差を一定に保った場合のガス流動計算を行って,圧力損失を実験データと比較し,消音器寸法の差異による圧力損失の変化傾向が予測可能であることを確認した.
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