曲率を持つ多燃料成分予混合火炎素面における選択拡散の効果

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「曲率を持つ多燃料成分予混合火炎素面における選択拡散の効果」に関する研究は,コンピュータによる分子動力学的シミュレーション(MDS)に重点を置き,関連実験結果を用いて間接的検証を行った.従来のMDS法による研究は液体や固体を対象に行ったもので,ガス燃焼反応系に対するMDS法はまだ確立されていない.本研究では,まず,MDS法のガス燃焼反応系中への適用の際の相違点と,これらに相応するMDS手法の確立を試み,計算コードを開発した.このコードでは,1)同温度の液体に比べて,ガス分子同士の衝突頻度が少なく,衝突前後の分子位置変化が遥かに大きいことから,衝突の中間過程の力学的解析よりも,衝突前後の位置変化の情報がより重要となるため,フリーパスモデルを(サブモデルとして)採用した.2)衝突前後の位置変化が大きいため,固体や液体の場合より遥か大きな計算対象領域が要求され,分子数が十万個程度(温度・圧力により異なる)でも計算できるように独自の領域分割手法を考案した.3)火炎面(厚さ0.1mmオーダ)前後の温度差が大きいため,計算対象範囲内での温度勾配を考慮した.4)火炎面近傍での選択拡散における火炎凹凸の効果を解明するため,対象範囲は実際火炎面の凹凸の最小曲率半径(0.1mmオーダ)以上をカ-バした(2次元の場合,これを1.0×1.0mmとした).5)計算量が膨大なため,計算がいつでも継続できるように工夫した.このコードにより,a)初期温度,圧力の変化と,b)異なる炭化水素ガス,および,c)凹凸火炎面の幾何学的性質などによる,凹凸火炎面での選択拡散効果への影響をシミュレーションすることができる.3次元計算の場合,計算量が膨大であるため,現在,同コードをパソコンからワークステンショーンマシンに移植している段階である.