燃焼プロセスモジュールの自由度の高い連結・組換による燃焼器設計ツールの構築

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本研究では、付加価値の高い内燃機関用燃焼器の概念設計のための、最適な燃焼器内の燃料・ガスの履歴を提供する設計パラメータの設定を可能とする概念設計ツールの構築を行っている。2022年度は、JAXAが研究機関向けに提供している燃焼CFD解析ツール「CHARIOT」に実装されている素反応計算機能を利用して、燃焼器における局所的な燃焼プロセスを表現する素反応計算モジュール(※)とし、これらを任意の個数連結させて、さらにモジュール間のインターフェイス（連結部）において、自由に追加燃料や酸化剤の投入ができる構造のツールを構築した。（※注：本研究に適合する形への当該JAXAツールのプログラムコードの改変は、別の共同研究にて実施）具体的には、2022年度末までに、水素-空気燃焼のサンプル条件による単独のモジュールについての動作および計算結果の検証を行い、燃焼効率や窒素酸化物の量、あるいは主要な中間生成物の量などから妥当と考えらえれる結果を得た。この単独の素反応計算機能を用いて、中間生成物の量（濃度）が窒素酸化物、特にNOの発生速度にどのような影響があるかについて調査を行い、概ね想定の傾向が得られている。同様に、モジュールを複数連結した構造においても、概ね妥当と考えられる計算結果を得ている。また、連結部のインターフェイスにおいて、追加物質の添加などにも対応できていることを確認した。これにより、本研究における検討の基盤ツールとなる一次元燃焼器の原型が構築できたとした。研究環境面では、次年度以降のツールの高度化や機械学習による最適化計算への対応を想定して、JAXAのスーパーコンピュータ（JSS）での利用や、ワークステーションの導入を進め、それぞれのプラットフォーム上で原型ツールが動作することを確認している。