| 研究分担者 |
越 光男 東京大学, 工学系研究科, 教授 (20133085)
津田 伸一 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 情報・計算工学センター, 研究員 (00466244)
林 光一 青山学院大学, 理工学部, 教授 (60156437)
松本 洋一郎 東京大学, 工学系研究科, 教授 (60111473)
清水 和弥 東京大学, インテリジェント・モデリング・ラボラトリー, 研究員 (80373447)
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| 研究概要 |
液体ロケットエンジンや高負荷なディーゼルエンジンなどのエンジンで現れる超臨界燃料流れに対して,分子動力学法や量子分子動力学法などを駆使したマルチスケール手法により酸水素燃焼反応における熱物性データや状態方程式の構築,燃焼反応モデルの構築を目指している.世界的に見てもこれらのデータは大きく不足しており,これらを構築することで超臨界燃焼流体を対象とした圧縮性燃焼流体の数値解析の発展に大きく貢献できると考えている.本年度の研究の成果としては,それぞれ次の通りになる.熱物性データや状態方程式の構築については,水素分子を単原子分子として近似したLennard-Jonesポテンシャルを使用して分子動力学計算を行い,幅広い密度-温度領域における圧力を求めた.その結果,NIST(米国標準技術局)データと比較すると,200K以上ではほぼ合致するのに対して,100K以下では3割ほどの違いが出ることが示された.また,極低温における水素の量子効果を検討した結果,特に臨界点付近では古典的な取り扱いが全く成り立たないことが示された.次に燃焼反応モデルについては,これまで使ってきた詳細化学反応モデルであるKoshi modelを用いて,高圧の実験データが存在するAr希釈の酸水素予混合気における着火誘導時間を計算した.感度解析の結果,低温において大きな感度がある反応H+O2+Ar→HO2+Arを抽出した.この反応についての反応速度定数を実験値と比較することで修正した.また高圧の酸水素予混合気についての層流火炎速度を計算し,実験結果と比較したところ,圧力が増加すると層流火炎速度が低下する傾向は同じであったが,定量的には十分な一致を示すことはできなかった.最後に流体解析手法の改良として低速流れへの対応及びLarge Eddy Simulationの定式化を実施した.
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