固体燃料内の拡散と均一反応を考慮した構造変化を伴う大規模ガス化シミュレーショ ン

考虑固体燃料中扩散和均相反应的具有结构变化的大规模气化模拟

• 批准号: 21K03911
• 负责人: 青木 秀之
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03911/
• 关键词: DAEM; 大規模計算; ニューラルネットワーク; 水性ガスシフト反応; Stefan-Maxwell式; コークス; 固体燃料; 大規模シミュレーション; ガス化反応

2022年度は，(1)詳細化学反応機構に基づく水性ガス化反応速度の定式化および(2)固体燃料モデルの大規模ガス化反応速度解析を行った．検討(1): 詳細化学反応機構を数値流体解析(CFD)で同時に解くと非常に計算コストが大きく，実現困難である．そこで水性ガスシフト反応の反応速度を推測するニューラルネットワークを構築し，その予測精度について検証を行った．具体的にはニューラルネットワークに学習させるデータを作成するために，反応動力学ソフトウェアCantera を用いて詳細化学反応機構GRI-Mech 3.0に基づく解析を行い，それを学習させた．その後，主要化学種濃度と総括反応速度の関係を学習させた．その結果，推定値と評価データの差異は十分小さく，ニューラルネットワークは高精度で反応速度を予測した．これによって計算精度を保ったまま，計算コストを大きく削減することに成功した．検討(2): 大規模ガス化反応速度解析を行った．2021年度にX線CTを用いて構築した2億ボクセルからなる固体燃料モデルおよび熱天秤(TG)により測定した固気反応速度を用いた．加えて検討(1)により構築したニューラルネットワークに基づく反応モデルを気相反応をCFDに組み込み，ガス化反応速度解析を行った．例えば，1100℃で周囲の水蒸気濃度を10mol%とした場合には，水蒸気ガス化反応を考慮することで反応速度がごくわずかに増加したが，1%以下の差異であった．

In the year 2022, (1) the chemical reaction mechanism is based on water-based chemical reaction speed. (2) the analysis of the speed of large-scale conversion of solid fuels. (1): the chemical reaction mechanism of the chemical reaction mechanism, fluid analysis (CFD), simultaneous calculation of the chemical reaction speed. In this paper, we know that there is a difference between the speed and the speed of the water, and that the precision is not as good as that of the speed. The accuracy is very high. The anti-kinetic Cantera was analyzed by the chemical reaction mechanism GRI-Mech 3.0. after the chemical reaction, the main chemical parameters include the speed and temperature. The results show that the difference of temperature and temperature is very small. In order to improve the accuracy of the calculation, the accuracy of the calculation is very high. It is calculated that the speed of large scale reduction is very successful. (2): the speed of large scale reduction is analyzed. In 2021, the X-ray CT has been used to determine the speed of solid fuel in 2021 with a total temperature of 200 million yuan per kilowatt, the temperature of solid fuel has been measured by the scale of solid fuel (TG), and the speed of failure has been measured. I don't know what to do. I don't know. I don't know what to do. I don't know what to do with CFD. For example, the temperature of 1100 ℃, the temperature of steam is 10mol%, the temperature of steam is 10 mol%, and the temperature of water vapor is 10 mol%.

项目成果

成分にばらつきのあるバイオマスや廃棄プラスチックを 高効率利用する計算技術を開発

开发计算技术以高效利用不同成分的生物质和废塑料

Neural network estimation of kinetic parameters in distributed activation energy model (DAEM) without a priori assumptions for parallel reaction system

• DOI: 10.1016/j.fuel.2023.127836
• 发表时间: 2023
• 期刊: Fuel
• 影响因子: 7.4
• 作者: Shinji Wakimoto;Yoshiya Matsukawa;Yui Numazawa;Y. Matsushita;H. Aoki

ニューラルネットワークを用いた水性ガスシフト反応の反応速度の推定における温度と希釈ガス濃度の影響

温度和稀释气体浓度对神经网络估计水煤气变换反应速率的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 山口航平;沼澤結;松川嘉也;青木秀之
• 通讯作者: 青木秀之

New Method to Estimate Kinetic Parameters in Distributed Activation Energy Model (DAEM) by Using Neural Network

利用神经网络估计分布式活化能模型（DAEM）动力学参数的新方法

• 发表时间: 2022
• 作者: S. Wakimoto;Y. Matsukawa;Y. Numazawa;Y. Matsushita;H. Aoki
• 通讯作者: H. Aoki

様々な温度における水性ガスシフト反応の反応速度に関する機械学習

不同温度下水煤气变换反应动力学的机器学习

• 发表时间: 2022
• 作者: 山口航平;沼澤結;松川嘉也;青木秀之
• 通讯作者: 青木秀之