不均一の確率過程を考慮した乱流燃焼のCFDシミュレーション

本研究課題では,温度・濃度が極めて不均一な状態で燃焼が進行する乱流燃焼を対象として数値流体力学(CFD)によるガス流動のシミュレーションを精度良く行うことを目的とし,差分法によるCFDシミュレーションに確率過程の手法を導入するモデルについて検討した.本年度は,非燃焼の乱流混合過程について精度の検討を行うとともに,ディーゼル機関における燃料の分散過程に適用する方法を示した.(1) 一様乱流場における混合過程の濃度計測 濃度不均一を確率過程論モデルを用いて計算するCFDコードの精度の検討を行うとために,乱流混合過程における濃度不均一を計測するための実験装置を構築した.濃度の定量化にはレーザレーリー散乱法を用い,1点の濃度の時間変化および確率密度分布を計測した.この際,備品として購入したフォトマルチプライヤおよびフォトンカウンティングユニットを用いた.その結果,各点における濃度の確率密度分布を求めることができ,計算結果と比較した.(2) ディーゼル機関における燃料分散過程 前年度に作成した確率過程論モデルによるCFDコードにより,ディーゼル機関のシリンダ内における燃料分散過程を記述した.その結果,燃料質量分率のアンサンブル平均のみならず,各位置における不均一分布の状況も算出できることを明らかにし,不均一燃焼モデルの可能性を示した.

本研究課題では,温度・濃度が極めて不均一な状態で燃焼が進行する乱流燃焼を対象として数値流体力学(CFD)によるガス流動のシミュレーションを精度良く行うことを目的とし,差分法によるCFDシミュレーションに確率過程の手法を導入するモデルについて検討した.本年度は,非燃焼の乱流混合過程について精度の検討を行うとともに,ディーゼル機関における燃料の分散過程に適用する方法を示した.(1) 一様乱流場における混合過程の濃度計測 濃度不均一を確率過程論モデルを用いて計算するCFDコードの精度の検討を行うとために,乱流混合過程における濃度不均一を計測するための実験装置を構築した.濃度の定量化にはレーザレーリー散乱法を用い,1点の濃度の時間変化および確率密度分布を計測した.この際,備品として購入したフォトマルチプライヤおよびフォトンカウンティングユニットを用いた.その結果,各点における濃度の確率密度分布を求めることができ,計算結果と比較した.(2) ディーゼル機関における燃料分散過程 前年度に作成した確率過程論モデルによるCFDコードにより,ディーゼル機関のシリンダ内における燃料分散過程を記述した.その結果,燃料質量分率のアンサンブル平均のみならず,各位置における不均一分布の状況も算出できることを明らかにし,不均一燃焼モデルの可能性を示した.