研究課題/領域番号 |
18K04633
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研究機関 | 名城大学 |
研究代表者 |
武藤 昌也 名城大学, 理工学部, 准教授 (30466445)
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研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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キーワード | 粉塵爆発 / 微粉炭 / 燃焼流の数値シミュレーション / Large Eddy Simulation |
研究実績の概要 |
初年度および二年目に構築した直方体形状の三次元簡易計算領域における粉塵爆発の数値シミュレーション手法を用いて、実際の石炭の性情を組み込み、主に解析領域を拡大した炭塵爆発数値シミュレーションを実施した。手法の具体的な内容としては、これまでと同様に、流れ場の非定常性を再現するlarge-eddy simulation(LES)、爆発に伴うガス膨張を考慮する手法,粉塵を質点近似によりLagrange的に追跡する手法、ガス相の化学反応を低計算負荷で行うためのFlamelet/progress-variable(FPV)法、火炎面を正確に補足するためのG方程式法を採用した。さらに一部では計算負荷を下げつつも燃焼反応現象をより正確にとらえることを目的として二段総括反応モデルを化学反応モデルとして採用した。なお、空間に浮遊分散する粉塵に石炭の化学種組成(豪州産ニューランズ炭の性情を参照)を適用し、微粉炭燃焼の特有の揮発分燃焼と固体燃焼の両燃焼現象を再現するようにした点については初年度および二年目と同様である。 本年度は計算領域を拡大して解析を試みたところ、数値シミュレーション自体は問題なく進行することが分かった。しかしながら、本課題の目的としている工学的スケールでの粉塵爆発解析に必要な計算コスト、すなわち計算に必要な時間が当初の想定より大きく、現状では爆発に伴う火炎面の伝播などがとらえられておらず、十分な結果が得られているとは言えない。そのため、継続して計算を実施することが必要である。
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現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
初年度および二年目に構築した数値シミュレーションコードおよび解析手法により、工学的スケールに拡大した計算対象での解析を試みた。しかしながら、解析規模の拡大により計算コストが当初の想定よりも拡大し、十分妥当と考えられる結果を得るに至っていない。
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今後の研究の推進方策 |
現在の進捗状況がやや遅れていると判断した理由は主に数値シミュレーションにかかる時間的な問題である。そのため、2021年度も継続して実施することにより、当初の計画に沿った成果を得られると考えられる。
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次年度使用額が生じた理由 |
社会的な感染病の蔓延により、当初の計画に対して外部打合せの機会が減ったため。次年度使用額は主に数値シミュレーションに必要な大型計算機の使用料に充当する予定である。
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