芳香族炭化水素を対象とした動的モンテカルロ法による速度モデル構築法の提案

芳香烃动态蒙特卡罗速度模型构建方法的提出

• 批准号: 15J04436
• 负责人: 松川 嘉也
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J04436/
• 关键词: KMC; 動的モンテカルロ; PAH; 多環芳香族炭化水素; 詳細化学反応機構; 動的モンテカルロ法; 感度解析; 量子化学計算; 遷移状態理論; HACA機構; PAC機構

平成28年度には、(1)反応速度定数の算出、(2)速度モデルの構築および(3)ケーススタディの実施を行う予定であった。このうち、(1)反応速度定数の算出については平成27年度中に前倒しで実施したため、本年度は(2)速度モデルの構築および(3)ケーススタディの実施を行った。動的モンテカルロ(KMC)シミュレーションの結果、アセチレンあるいはエチニルラジカルの付加反応が最も支配的な反応であることが明らかになった。これらの反応は、すでに既存の速度モデルに十分組み込まれているため、新たに反応を追加する必要はない。ベンゼンあるいはフェニルラジカルの付加反応は、アセチレンあるいはエチニルラジカルの付加反応程は重要ではないが高温では重要な反応であることも明らかになった。これらの反応は、既存の速度モデルではごく一部しか考慮されてない。そこで、フェニルラジカルの反応を香束らの詳細化学反応機構から採用し、追加することで、これらの反応を考慮できるようにした。ケーススタディを行った結果、原料にベンゼンを用いた場合と比較して、トルエンあるいはエチルベンゼンなどの側鎖のついた芳香族炭化水素を用いた場合の方が多環芳香族炭化水素(PAH)の生成量が大きくなった。この原因について、側鎖が分解することでメチルラジカルが生成し、反応を促進したのではと考え、原料にメタンを添加してケーススタディを行ったが、メタンを添加すると多環芳香族炭化水素の生成量はむしろ低下した。以上のことから、側鎖を有する芳香族炭化水素を原料とした場合にPAHの生成量が増加し、メタンの存在量が多いときに、PAHの生成量が低下する可能性が示唆された。加えて、詳細化学反応機構を流体計算と連成させた際の高速化および詳細化学反応機構の簡略化手法の精度向上にも取り組みいずれも既存の手法と比較して、大きく効率が向上した。

(1) Calculation of inverse velocity,(2) Construction of velocity, and (3) Implementation of velocity. (1) The calculation of the reverse speed determination is carried out in the middle of 27 years, and the current year is carried out in the middle of 27 years.(2) The speed determination is carried out in the middle of 27 years.(3) The speed determination is carried out in the middle of 27 years. The result of the dynamic model (KMC) is that it is the most dominant model in the world. This is the first time that a person has ever had a problem with the speed of a vehicle. In addition to the above, it is also necessary to pay attention to the situation of high temperature and high temperature. This is the first time I've ever seen a person who's been in a relationship with someone else. A detailed chemical reaction mechanism for the reaction of a compound is adopted, added, and considered. As a result, the amount of polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) produced in the case of raw materials is relatively large. The reason for this is that the production of polycyclic aromatic hydrocarbons is low, and the production of hydrocarbons is low. As mentioned above, when aromatic carbonized water is used as a raw material, the amount of PAH generated may increase, the amount of impurities may increase, and the amount of PAH generated may decrease. The accuracy of simplified methods for fluid computation and detailed chemical reaction mechanisms is improved by comparison with existing methods.

项目成果

Formation mechanisms of soot from high-molecular-weight polycyclic aromatic hydrocarbons

• DOI: 10.1016/j.combustflame.2015.03.022
• 发表时间: 2015-06
• 期刊: Combustion and Flame
• 影响因子: 4.4
• 作者: K. Ono;Yoshiya Matsukawa;Kazuki Dewa;A. Watanabe;Kaname Takahashi;Y. Saito;Y. Matsushita;H. Aoki;Koki Era;T. Aoki;Togo Yamaguchi

ビアントラセン，ビフェナントレン，ビピレンの生成反応: 密度汎関数法による多環芳香族炭化水素の付加反応の解析

联蒽、联菲和联芘的形成反应：利用密度泛函理论分析多环芳烃的加成反应

• 发表时间: 2015
• 作者: 松川嘉也;小野公徳;高橋要;出羽一樹;齋藤泰洋;松下洋介;青木秀之;江良康貴;青木崇行;山口東吾
• 通讯作者: 山口東吾

熱プラズマによる反応がエチレン・アセチレンの熱分解時におけるカーボン材料の形態に及ぼす影響

乙烯、乙炔热分解过程中热等离子体反应对碳材料形貌的影响

• 发表时间: 2015
• 作者: 松川嘉也;渡辺愛貴;高橋要;出羽一樹;小野公徳;齋藤泰洋;松下洋介;青木秀之;江良康貴;青木崇行;山口東吾
• 通讯作者: 山口東吾

詳細化学反応を考慮した流体解析における ヤコビ行列の計算法の検討

考虑详细化学反应的流体分析雅可比矩阵计算方法研究

• 发表时间: 2016
• 作者: Y. Matsukawa;Y. Saito;Y. Matsushita;H. Aoki;松川嘉也，齋藤泰洋，松下洋介，青木秀之
• 通讯作者: 松川嘉也，齋藤泰洋，松下洋介，青木秀之

Reaction pathway for nascent soot in ethylene pyrolysis

• DOI: 10.1016/j.combustflame.2016.02.008
• 发表时间: 2016-05-01
• 期刊: COMBUSTION AND FLAME
• 影响因子: 4.4
• 作者: Matsukawa, Yoshiya;Ono, Kiminori;Yamaguchi, Togo
• 通讯作者: Yamaguchi, Togo