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予混合火炎から拡散火炎までシームレスに表現可能な複合Flameletモデルの提案

研究課題

研究課題/領域番号 18K03964
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分19020:熱工学関連
研究機関東北大学

研究代表者

松下 洋介  東北大学, 工学研究科, 准教授 (80431534)

研究分担者 青木 秀之  東北大学, 工学研究科, 教授 (40241533)
齋藤 泰洋  九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (50621033)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード予混合火炎 / 拡散火炎 / Flamelet / FPV / FGM / Large Eddy Simulation / 乱流シュミット数 / 有限体積法
研究成果の概要

予混合燃焼から拡散燃焼までシームレスに表現可能な複合Flameletモデルによる広域的な燃焼モデリングを実施した.まず,一次元の予混合あるいは拡散火炎を対象にFlamelet-Generated Manifolds method (FGM)あるいはFlamelet/Progress-Variable approach (FPV)に基づきFGMとFPVのFlamelet tableを構築した.次に,局所の燃焼モードをFlame Indexで評価し,予混合燃焼の特徴が現れる領域ではFGMを,拡散合燃焼の特徴が現れる領域ではFPVを用いる複合Flameletモデルを提案した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまでの燃焼シミュレーションの多くでは,対象とする燃焼場が予混合燃焼あるいは拡散燃焼かの燃焼モードによって燃焼モデルを使い分けている.これは,燃焼モデルが燃焼モードに依存し,普遍的ではないことを意味する.また,部分予混合燃焼,噴霧燃焼や微粉炭燃焼では,これらの燃焼場に予混合燃焼と拡散燃焼の両方の燃焼モードが現れる.予混合燃焼から拡散燃焼までシームレスに表現可能な複合Flameletモデルにより,燃焼モードに依存しない普遍的な燃焼のモデリングが可能となり,異なる燃焼モードが混在する燃焼場を記述することができることが期待される.

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 5件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 5件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Loughborough University(英国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Loughborough University(英国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Loughborough University(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Evaluation of the Flamelet/Progress-Variable Approach and Flamelet-Generated Manifolds Method in Laminar Counter-Flow Diffusion Flame2021

    • 著者名/発表者名
      Matsushita Yohsuke、Ozawa Ryoma、Akaotsu Shota、Matsukawa Yoshiya、Saito Yasuhiro、Aoki Hideyuki、Malalasekera Weeratunge
    • 雑誌名

      Journal of the Japan Institute of Energy

      巻: -

    • NAID

      130008068911

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Accurate Numerical Integration of β-PDF for the Flamelet Approach2020

    • 著者名/発表者名
      Matsushita Yohsuke、Malalasekera Weeratunge、Akaotsu Shota、Matsukawa Yoshiya、Aoki Hideyuki
    • 雑誌名

      JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN

      巻: 53 号: 9 ページ: 494-497

    • DOI

      10.1252/jcej.20we078

    • NAID

      130007906195

    • ISSN
      0021-9592, 1881-1299
    • 年月日
      2020-09-20
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Application of flamelet/progress-variable approach to the large eddy simulation of a turbulent jet flame of pulverized coals2020

    • 著者名/発表者名
      Akaotsu Shota、Matsushita Yohsuke、Aoki Hideyuki、Malalasekera Weeratunge
    • 雑誌名

      Advanced Powder Technology

      巻: 31 号: 10 ページ: 4253-4274

    • DOI

      10.1016/j.apt.2020.09.005

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effects of infinitely fast chemistry on combustion behavior of coaxial diffusion flame predicted by large eddy simulation2020

    • 著者名/発表者名
      Akaotsu Shota、Ozawa Ryoma、Matsushita Yohsuke、Aoki Hideyuki、Malalasekera Weeratunge
    • 雑誌名

      Fuel Processing Technology

      巻: 199 ページ: 106226-106226

    • DOI

      10.1016/j.fuproc.2019.106226

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of flame structure using detailed chemistry and applicability of flamelet/progress variable model in the laminar counter-flow diffusion flames of pulverized coals2020

    • 著者名/発表者名
      Akaotsu Shota、Matsushita Yohsuke、Aoki Hideyuki、Malalasekera Weeratunge
    • 雑誌名

      Advanced Powder Technology

      巻: in press 号: 3 ページ: 1302-1322

    • DOI

      10.1016/j.apt.2019.12.019

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical Simulation of Single Coal Char Particle Combustion with the Overall Gas-Phase Reaction2019

    • 著者名/発表者名
      Ishimoda Kengo、Akaotsu Shota、Saito Yasuhiro、Matsushita Yohsuke、Aoki Hideyuki
    • 雑誌名

      JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN

      巻: 52 号: 7 ページ: 616-624

    • DOI

      10.1252/jcej.18we012

    • NAID

      130007681667

    • ISSN
      0021-9592, 1881-1299
    • 年月日
      2019-07-20
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Extending Semi-parallel Reaction Model of Pulverized Coal Particle to Various Coal Types2019

    • 著者名/発表者名
      AKAOTSU Shota、ISHIMODA Kengo、SAITO Yasuhiro、MATSUSHITA Yohsuke、AOKI Hideyuki
    • 雑誌名

      日本エネルギー学会誌

      巻: 98 号: 3 ページ: 35-43

    • DOI

      10.3775/jie.98.35

    • NAID

      130007626834

    • ISSN
      0916-8753, 1882-6121
    • 年月日
      2019-03-20
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Flamelet approachに基づくガス燃料を対象とした燃焼シミュレーション2019

    • 著者名/発表者名
      赤尾津翔大、松下洋介、青木秀之、Weeratunge Malalasekera
    • 雑誌名

      SENAC

      巻: 52 ページ: 1-7

    • NAID

      120006778439

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Flamelet approachにおいて用いるデータベースの作成方法に関するレビュー2019

    • 著者名/発表者名
      横井 智記、齋藤 泰洋、松下 洋介、青木 秀之、Weeratunge MALALASEKERA
    • 雑誌名

      日本燃焼学会誌

      巻: 61 号: 195 ページ: 66-75

    • DOI

      10.20619/jcombsj.61.195_66

    • NAID

      130007591320

    • ISSN
      1347-1864, 2424-1687
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A Modified Boundary Condition of Velocity for Continuity Equation with Non-uniform Density Distribution at Outlet Boundary Plane2018

    • 著者名/発表者名
      Yokoi Satoki、Matsukawa Yoshiya、Saito Yasuhiro、Matsushita Yohsuke、Aoki Hideyuki、Malalasekera Weeratunge
    • 雑誌名

      JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN

      巻: 51 号: 8 ページ: 641-645

    • DOI

      10.1252/jcej.17we178

    • NAID

      130007437314

    • ISSN
      0021-9592, 1881-1299
    • 年月日
      2018-08-20
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] APPLICABILITY OF PROGRESS VARIABLE INCLUDING ACETYLENE FOR PREDICTING PAHS FORMATION IN ETHYLENE/AIR COUNTER-FLOW DIFFUSION FLAME2021

    • 著者名/発表者名
      Hiromu Miyamoto, Shota Akaotsu, Yoshiya Matsukawa, Yohsuke Matsushita, Hideyuki Aoki, Weeratunge Malalasekera
    • 学会等名
      38th International Symposium on Combustion
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高炉ブローパイプ内における微粉炭の混焼のシミュレーション2020

    • 著者名/発表者名
      小林智博, 赤尾津翔大, 松川嘉也, 松下洋介, 青木秀之, 野澤創平, 村尾明紀, 盛家晃太
    • 学会等名
      第29回日本エネルギー学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Tabulated chemistryを活用した反応を伴う熱流体解析2020

    • 著者名/発表者名
      松下洋介
    • 学会等名
      化学工学会 粒子・流体プロセス部会 熱物質流体工学セミナー2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 多環芳香族炭化水素(PAHs)の生成過程に対するFlamelet/Progress-Variableモデルの適用2019

    • 著者名/発表者名
      宮本潤, 赤尾津翔大, 松下洋介, 青木秀之, Weeratunge Malalasekera
    • 学会等名
      第21回先端研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Flamelet approachを用いた多環芳香族炭化水素(PAHs)の生成過程に関する数値解析的検討2019

    • 著者名/発表者名
      宮本潤, 赤尾津翔大, 松下洋介, 青木秀之, Weeratunge Malalasekera
    • 学会等名
      第28回日本エネルギー学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Large eddy simulation of piloted methane/air jet flame using flamelet based tabulated chemistry2019

    • 著者名/発表者名
      Shota Akaotsu, Ryoma Ozawa, Yohsuke Matsushita, Hideyuki Aoki, Weeratunge Malalasekera
    • 学会等名
      18th Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress, APCChE 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 微粉炭燃焼のモデリングと実用シミュレーションへの応用2019

    • 著者名/発表者名
      松下洋介
    • 学会等名
      日本エネルギー学会東北支部令和元年度講演会・見学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Flamelet/progress-variableモデルを用いた微粉炭ジェットバーナーのLarge eddy simulation2019

    • 著者名/発表者名
      赤尾津翔大, 松下洋介, 青木秀之, Weeratunge Malalasekera
    • 学会等名
      化学工学会熱工学部会セミナー2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Prediction of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons Formation using Flamelet Approach with Additional Transport Equations2019

    • 著者名/発表者名
      H. Miyamoto, S. Akaotsu, Y. Matsushita, H. Aoki, W. Malalasekera
    • 学会等名
      16th International Conference on Flow Dynamics
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Flamelet/progress-variableモデルを用いた微粉炭の層流対向流拡散火炎の数値シミュレーション2019

    • 著者名/発表者名
      赤尾津翔大, 松下洋介, 青木秀之, Weeratunge Malalasekera
    • 学会等名
      第57回燃焼シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 対向流拡散火炎におけるFPVモデルおよびFGMモデルの比較2018

    • 著者名/発表者名
      小澤龍磨, 赤尾津翔大, 横井智記, 齋藤泰洋, 松下洋介, 青木秀之, Weeratunge Malalasekera
    • 学会等名
      第18回日本伝熱学会東北支部学生発表会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 異なる Flamelet approach を用いた層流火炎の燃焼特性に関する数値解析的検討2018

    • 著者名/発表者名
      小澤龍磨, 赤尾津翔大, 横井智記, 齋藤泰洋, 松下洋介, 青木秀之, Weeratunge Malalasekera
    • 学会等名
      第55回日本伝熱シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] EVALUATION OF APPLICABILITY OF SEMI-PARALLEL REACTION MODEL FOR PULVERIZED COAL PARTICLE TO VARIOUS COAL TYPES2018

    • 著者名/発表者名
      S. Akaotsu, K. Ishimoda, Y. Saito, Y. Matsushita, H. Aoki
    • 学会等名
      37th International Symposium on Combustion
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 炭化水素熱分解へのTabulated chemistryの適用とCFDへの実装2018

    • 著者名/発表者名
      松下洋介
    • 学会等名
      第67回CVD研究会「第29回夏季セミナー」
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Large Eddy Simulationを用いた同軸噴流場におけるスカラの輸送特性の検討2018

    • 著者名/発表者名
      赤尾津翔大, 齋藤泰洋, 松下洋介, 青木秀之
    • 学会等名
      化学工学会第50回秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical Simulation for Combustion of a Single Coal Char Particle with Detailed Gas-phase Chemistry2018

    • 著者名/発表者名
      K. Ishimoda, S. Akaotsu, Y. Saito, Y. Matsushita, H. Aoki
    • 学会等名
      15th International Conference on Flow Dynamics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ナフサを原料とした熱分解におけるtabulated chemistryの適用性2018

    • 著者名/発表者名
      小林優志, 菅野新, 齋藤泰洋, 松下洋介, 青木秀之
    • 学会等名
      第56回燃焼シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 微粉炭チャー粒子近傍における均一反応を考慮したチャーの反応モデルの構築2018

    • 著者名/発表者名
      石母田健悟, 赤尾津翔大, 齋藤泰洋, 松下洋介, 青木秀之
    • 学会等名
      第56回燃焼シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 同軸流拡散火炎のLarge Eddy Simulation -FPVモデルとEBUモデルの比較-2018

    • 著者名/発表者名
      赤尾津翔大, 小澤龍磨, 齋藤泰洋, 松下洋介, 青木秀之, Weeratunge Malalasekera
    • 学会等名
      第56回燃焼シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 研究内容

    • URL

      https://www.che.tohoku.ac.jp/~tranpo/gallery/

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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