| 研究課題/領域番号 |
04650187
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
塩路 昌宏 京都大学, 工学部, 助教授 (80135524)
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| 研究分担者 |
山根 浩二 京都大学, 工学部, 助手 (10210501)
池上 詢 京都大学, 工学部, 教授 (70025914)
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| キーワード | 乱流拡散燃焼 / CFDシミュレーション / 濃度不均一 / 確率過程論モデル / 内燃機関内燃焼 / 窒素酸化物濃度 / 希薄燃焼 |
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| 研究概要 |
本研究では確率過程論の手法をCFD(数値流体力学)シミュレーションに適用することによって、汎用性の高い乱流燃焼の予測法を開発することを目的とする。これによって、内燃機関内燃焼のような高乱流燃焼場において重要な局所的な発熱による密度の不均一、および反応帯の変形などを精度良く記述するとともに、とくに温度、濃度に対して強い非線形となる熱発生率および燃焼生成物濃度の予測精度の向上を目指す。
本年度は主として数値シミュレーションの方法の確立を目指し、次の事項を実施した。
1.CFDガス流動シミュレーションプログラムへの確率過程論的手法の導入および計算方法の検討 差分格子内における燃料質量分率yの微視状態を確率密度分布PDFで表現し、その保存式を有限階差、完全陰解法で計算する方法を示した。とくに、対流、拡散によるPDFの変化を混成法の差分係数を用いた再分配によった求め、さらに乱流混合を2体衝突-再分散モデルにより記述した。そのさい、混合の速さはK-εモデルにより計算される乱れ特性値から算出することとした。
2.乱流混合過程の予測精度の調査 上で考案した基礎方程式および計算方法に基づいて作成したプログラムを、一次元および二次元乱流場に適用し、格子内の微視状態を記述する流体塊の数が20以上あれば、平均濃度の時間変化が理論値を再現することを確認した。
3.不均一の記述によるNO濃度予測の可能性の調査 実測熱発生率経過を基にした簡単な熱力学モデルによって、不均一系を含むエンジン内燃焼におけるNO排気濃度予測を行った。これによって、混合気濃度分布を適切に記述すればNO生成予測が可能であることを明らかにするとともに、希薄燃焼においてNOx低減を図るには均一混合気給気が望ましいことを示唆した。
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