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2016 年度 実績報告書

芳香族炭化水素を対象とした動的モンテカルロ法による速度モデル構築法の提案

研究課題

研究課題/領域番号 15J04436
研究機関東北大学

研究代表者

松川 嘉也  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2017-03-31
キーワードKMC / 動的モンテカルロ / PAH / 多環芳香族炭化水素
研究実績の概要

平成28年度には、(1)反応速度定数の算出、(2)速度モデルの構築および(3)ケーススタディの実施を行う予定であった。このうち、(1)反応速度定数の算出については平成27年度中に前倒しで実施したため、本年度は(2)速度モデルの構築および(3)ケーススタディの実施を行った。動的モンテカルロ(KMC)シミュレーションの結果、アセチレンあるいはエチニルラジカルの付加反応が最も支配的な反応であることが明らかになった。これらの反応は、すでに既存の速度モデルに十分組み込まれているため、新たに反応を追加する必要はない。ベンゼンあるいはフェニルラジカルの付加反応は、アセチレンあるいはエチニルラジカルの付加反応程は重要ではないが高温では重要な反応であることも明らかになった。これらの反応は、既存の速度モデルではごく一部しか考慮されてない。そこで、フェニルラジカルの反応を香束らの詳細化学反応機構から採用し、追加することで、これらの反応を考慮できるようにした。
ケーススタディを行った結果、原料にベンゼンを用いた場合と比較して、トルエンあるいはエチルベンゼンなどの側鎖のついた芳香族炭化水素を用いた場合の方が多環芳香族炭化水素(PAH)の生成量が大きくなった。この原因について、側鎖が分解することでメチルラジカルが生成し、反応を促進したのではと考え、原料にメタンを添加してケーススタディを行ったが、メタンを添加すると多環芳香族炭化水素の生成量はむしろ低下した。
以上のことから、側鎖を有する芳香族炭化水素を原料とした場合にPAHの生成量が増加し、メタンの存在量が多いときに、PAHの生成量が低下する可能性が示唆された。
加えて、詳細化学反応機構を流体計算と連成させた際の高速化および詳細化学反応機構の簡略化手法の精度向上にも取り組みいずれも既存の手法と比較して、大きく効率が向上した。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2016

すべて 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [学会発表] DRGEP-BASED MECHANISM REDUCTION WITH LARGE TEMPERATURE VARIATION BY CONSIDERING TIME DEPENDENCY OF REACTION RATE2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Matsukawa, Y. Saito, Y. Matsushita, H. Aoki
    • 学会等名
      The 27th International Symposium on Transport Phenomena
    • 発表場所
      Honolulu、米国
    • 年月日
      2016-09-20 – 2016-09-23
    • 国際学会
  • [学会発表] 詳細化学反応を考慮した流体解析における ヤコビ行列の計算法の検討2016

    • 著者名/発表者名
      松川嘉也,齋藤泰洋,松下洋介,青木秀之
    • 学会等名
      第25回日本エネルギー学会
    • 発表場所
      工学院大学(東京・新宿)
    • 年月日
      2016-08-09 – 2016-08-10

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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