JP2009097806A - Parameter computing device, parameter computing method, and parameter computing program - Google Patents

Parameter computing device, parameter computing method, and parameter computing program Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To compute more accurate natural reactivity of a fuel through a combustion simulation. <P>SOLUTION: This parameter computing method for a combustion simulation system receives an input of an initial parameter value of a frequency factor value expressing a constant of combustion speed of a fuel and an active energy value, arranges the parameter value in a two-dimensional space having frequency factor values and active energy values as two axes thereof, computes a parameter proposal value of the frequency factor value and the active energy value corresponding to a point within a range predetermined around the parameter value as the center point, compares simulation result data, based on the parameter proposal value with test data by a real device, determines a parameter proposal value having the minimum difference between the test data as a second parameter value, inputs the second parameter value determined by a data comparing means into a parameter computing means, and outputs an average value of the initial parameter value and the second parameter value as a value expressing natural reactivity. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、固体燃料の燃焼に及ぼす固有反応性のパラメータを算出するパラメータ算出装置、パラメータ算出方法、およびパラメータ算出プログラムに関する。   The present invention relates to a parameter calculation device, a parameter calculation method, and a parameter calculation program for calculating parameters of intrinsic reactivity affecting solid fuel combustion.

従来、特定のボイラーで特定の燃料物を効率良く燃焼させるために、そのボイラーの最適な運転状態を指標するための指標値が計測される。このような指標値を計測するためには、各種燃焼条件を設定して様々な燃焼実験を行う必要があり、多大な労力および費用が必要となる。このため、実験データをもとに、コンピュータを用いて燃焼状態のシミュレーションを行う方法が提案されている。例えば、燃焼特性を数値によって表現し燃焼をシミュレートするCFD(Computational Fluid Dynamics)の発展による燃焼シミュレーションシステムがある。   Conventionally, in order to efficiently burn a specific fuel in a specific boiler, an index value for indexing the optimum operating state of the boiler is measured. In order to measure such an index value, it is necessary to set various combustion conditions and perform various combustion experiments, which requires a great deal of labor and cost. For this reason, a method of simulating a combustion state using a computer based on experimental data has been proposed. For example, there is a combustion simulation system based on the development of CFD (Computational Fluid Dynamics) that expresses combustion characteristics numerically and simulates combustion.

このような燃焼シミュレーションシステムでは、構造モデルや燃焼モデルの選択、選択したモデルの各種パラメータ、境界条件、初期条件などの入力を行った後、それらの設定値に基づいた燃焼シミュレーションが行われる。このようなパラメータの組み合わせは膨大であり、各パラメータを最適な値に調整するための装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特許第2688558号公報
In such a combustion simulation system, after selecting a structural model and a combustion model, various parameters of the selected model, boundary conditions, initial conditions, and the like are input, a combustion simulation based on those set values is performed. Such parameter combinations are enormous, and an apparatus for adjusting each parameter to an optimum value has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent No. 2688558

しかしながら、このようにして算出されるシミュレーション結果値と、実機による実験データとの間には、特にボイラーの形状やサイズ等によって、乖離が生じることとなる。図1に示すように、実験により得られる実験データは、実機の空間性、サイズ、バーナー数などの装置構造と、粒径分布、酸素濃度、圧力、温度、速度、乱流速度などの操作条件と、燃料の構造、成分などの固有反応性との条件が混じり合った実験反応性としての実験結果となるからである。ここで、信頼性の高い汎用的なシミュレーションを行うためには、装置構造、操作条件を除いた、燃料の固有反応性が適切に算出されることが望ましい。   However, there is a discrepancy between the simulation result value calculated in this way and the experimental data from the actual machine, particularly depending on the shape and size of the boiler. As shown in FIG. 1, the experimental data obtained by the experiment are the device structure such as the spatiality, size, and number of burners of the actual machine, and the operating conditions such as particle size distribution, oxygen concentration, pressure, temperature, velocity, turbulent velocity This is because the experimental results are obtained as experimental reactivity in which the conditions of the specific reactivity of the structure and components of the fuel are mixed. Here, in order to perform a general-purpose simulation with high reliability, it is desirable that the intrinsic reactivity of the fuel is appropriately calculated excluding the device structure and operation conditions.

また、従来、算出されたシミュレーション結果に基づいて、ノウハウや経験によってパラメータを修正し、修正したパラメータを用いてさらにシミュレーションを行うことで、最適と思われるパラメータを算出してきた。しかしながら、新規炭種を扱う場合には、このようなノウハウや経験があったとしても、誤差を修正することは非常に困難である。また、燃料の粒径、分布などがシミュレーション結果に大きく影響する場合において、従来の石炭におけるノウハウを例えば微粉炭のシミュレーションにそのまま適用することはできない。微粉炭の粒径分布は石炭の特性及び粉砕システムにより異なるものであるし、揮発分の燃焼モデルとチャーの燃焼モデルの分布なども異なるからである。   Conventionally, based on the calculated simulation result, the parameter is corrected by know-how and experience, and further simulation is performed using the corrected parameter, thereby calculating the parameter that seems to be optimal. However, when dealing with new coal types, even if there is such know-how and experience, it is very difficult to correct the error. Further, when the particle size, distribution, etc. of the fuel greatly affect the simulation result, the conventional know-how in coal cannot be applied as it is to the simulation of pulverized coal, for example. This is because the particle size distribution of the pulverized coal varies depending on the characteristics of the coal and the pulverization system, and the distribution of the volatile matter combustion model and the char combustion model differ.

このような燃料の固有反応性は、石炭の構造と化学組成から決められるものであり、一定の燃焼システムと操作条件で測定可能である。従って、上述のような装置構造と操作条件とからの影響を充分に考慮した上で、石炭の固有反応性を求めることが望ましい。例えば、単一平均石炭粒径を仮定し、アレニウスプロット方法によるDTF(管状型燃焼炉:Drop Tube Furnace)の実験データに基づいて石炭の固有反応性を求める方法がある。   Such intrinsic reactivity of the fuel is determined by the structure and chemical composition of the coal and can be measured under certain combustion systems and operating conditions. Therefore, it is desirable to determine the intrinsic reactivity of coal after fully considering the influence from the apparatus structure and operating conditions as described above. For example, assuming a single average coal particle size, there is a method for determining the intrinsic reactivity of coal based on DTF (Drop Tube Furnace) experimental data by the Arrhenius plot method.

しかしながら、近年のバレスターらの論文(J.Ballester&S.Jimenez,Combustion and Flame 142(2005)210-222)では、単一平均石炭粒径を仮定したアレニウスプロット方法による固有反応性の計測は精度が非常に低いことが示唆されている。バレスターらは、実際の石炭粒径分布を考慮し、全実験データに基づいて、層流DTF理論解析から石炭の固有反応性(頻度因子Ac、活性化エネルギーEc)を求めた。   However, in a recent paper by Ballester et al. (J. Ballester & S. Jimenez, Combustion and Flame 142 (2005) 210-222), the measurement of intrinsic reactivity by the Arrhenius plot method assuming a single average coal particle size is very accurate. Is suggested to be low. Ballester et al. Calculated the intrinsic reactivity of the coal (frequency factor Ac, activation energy Ec) from laminar flow DTF theoretical analysis based on all experimental data, taking into account the actual coal particle size distribution.

ここで、燃焼モデルを特定する際には、DTF内の流れが層流であるか乱流であるかの判断が必要である。非反応流体の場合は入口条件から初期のレイノルズ数で層流領域であると判断できるが、反応流体の場合は初期のレイノルズ数だけでは判断できない。さらに、微粉炭燃焼実験では、層流で投入した石炭粒子が高昇温率で加熱すると揮発分が内部から強く噴出される。これは流れを強く撹乱し、乱流になる。しかし、上述のような理論解析では、このような現象を考慮した解析をすることはできない。   Here, when specifying the combustion model, it is necessary to determine whether the flow in the DTF is laminar or turbulent. In the case of a non-reacting fluid, it can be determined from the inlet conditions that the region is a laminar flow region at an initial Reynolds number, but in the case of a reactive fluid, it cannot be determined only from the initial Reynolds number. Furthermore, in the pulverized coal combustion experiment, when coal particles introduced in a laminar flow are heated at a high temperature rise rate, volatile components are strongly ejected from the inside. This strongly disturbs the flow and becomes turbulent. However, in the theoretical analysis as described above, an analysis considering such a phenomenon cannot be performed.

本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、固体燃料の燃焼に及ぼす固有反応性のパラメータを算出するパラメータ算出方法を提供する。   The present invention has been made in view of such a situation, and provides a parameter calculation method for calculating a parameter of intrinsic reactivity affecting the combustion of a solid fuel.

上述した課題を解決するために、本発明は、燃焼シミュレーションシステムを用いて固体燃料の燃焼に及ぼす固有反応性のパラメータを算出するパラメータ算出装置であって、予め定められた条件下での燃料の燃焼速度定数を示す頻度因子値と活性化エネルギー値との値である第1のパラメータ値の入力を受付ける入力手段と、入力手段に入力される第1のパラメータ値を、頻度因子値と活性化エネルギー値とを二軸とする二次元空間に配し、第1のパラメータ値に対応する点から定められた範囲内の点に対応する頻度因子値と活性化エネルギー値との値であるパラメータ候補値を算出するパラメータ算出手段と、パラメータ算出手段が算出したパラメータ候補値に基づいて燃焼シミュレーションシステムが実行したシミュレーション結果データと、条件下での実機による実験データとを比較して、パラメータ候補値のうち、シミュレーション結果データと実験データとの差が最も小さいパラメータ候補値を第2のパラメータ値として判定するデータ比較手段と、第2のパラメータ値と、実験データとの差が、予め定められた数値以下であるか否かを判定する判定手段と、判定手段が、第2のパラメータ値と、実験データとの差が予め定められた数値以下であると判定した場合に、第2のパラメータ値を、固有反応性を示す値として出力する固有反応性値出力手段と、判定手段が、第2のパラメータ値と、実験データとの差が予め定められた数値以下でないと判定した場合に、第2のパラメータ値を、入力手段に第1のパラメータ値として入力し、入力手段と、パラメータ算出手段と、データ比較手段と、固有反応性値出力手段とを、固有反応性値出力手段が固有反応性を示す値を出力するまで繰り返して動作させるパラメータ回帰手段と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the present invention is a parameter calculation device that calculates a parameter of intrinsic reactivity affecting combustion of a solid fuel using a combustion simulation system, and is a method for calculating the fuel under a predetermined condition. An input means for receiving an input of a first parameter value that is a value of a frequency factor value indicating a combustion rate constant and an activation energy value, and a first parameter value input to the input means, the frequency factor value and the activation Parameter candidates that are values of frequency factor values and activation energy values corresponding to points within a range determined from a point corresponding to the first parameter value, arranged in a two-dimensional space having energy values as two axes A parameter calculation means for calculating the value, and a simulation result data executed by the combustion simulation system based on the parameter candidate value calculated by the parameter calculation means. Data comparison means for comparing a parameter candidate value with the smallest difference between the simulation result data and the experimental data among the parameter candidate values as a second parameter value. Determining means for determining whether or not the difference between the second parameter value and the experimental data is equal to or less than a predetermined numerical value; and the determining means determines the difference between the second parameter value and the experimental data. Is determined to be equal to or less than a predetermined numerical value, the intrinsic reactivity value output means for outputting the second parameter value as a value indicating intrinsic reactivity, and the judging means includes the second parameter value, When it is determined that the difference from the experimental data is not less than a predetermined numerical value, the second parameter value is input as the first parameter value to the input means, and the input means and the parameter calculation means And a data comparing means, and the intrinsic reactivity value output means, characterized in that and a parameter regression means for operating repeatedly until the intrinsic reactivity value output means for outputting a value indicating the intrinsic reactivity.

また、本発明は、上述のパラメータ算出装置が、複数の条件のそれぞれについて、入力手段と、パラメータ算出手段と、データ比較手段と、固有反応性値出力手段と、パラメータ回帰手段とを動作させ、複数の条件のそれぞれについて出力された固有反応性値の全ての平均値を、固有反応性値として出力する平均固有反応性値出力手段を備えることを特徴とする。   Further, according to the present invention, the parameter calculation apparatus described above operates the input means, the parameter calculation means, the data comparison means, the intrinsic reactivity value output means, and the parameter regression means for each of the plurality of conditions. An average intrinsic reactivity value output means for outputting all average values of the intrinsic reactivity values outputted for each of the plurality of conditions as intrinsic reactivity values is provided.

また、本発明は、上述のパラメータ算出手段は、第1のパラメータ値に対応する点から定められた範囲内の4点に対応する頻度因子値と活性化エネルギー値との値であるパラメータ候補値を算出することを特徴とする。   Further, according to the present invention, the parameter calculation means described above is a parameter candidate value that is a value of a frequency factor value and an activation energy value corresponding to four points within a range determined from a point corresponding to the first parameter value. Is calculated.

また、本発明は、燃焼シミュレーションシステムを用いて固体燃料の燃焼に及ぼす固有反応性のパラメータを算出するパラメータ算出方法であって、入力手段が、予め定められた条件下での燃料の燃焼速度定数を示す頻度因子値と活性化エネルギー値との値である第1のパラメータ値の入力を受付けるステップと、パラメータ算出手段が、入力手段に入力される第1のパラメータ値を、頻度因子値と活性化エネルギー値とを二軸とする二次元空間に配し、第1のパラメータ値に対応する点から定められた範囲内の点に対応する頻度因子値と活性化エネルギー値との値であるパラメータ候補値を算出するステップと、データ比較手段が、パラメータ算出手段が算出したパラメータ候補値に基づいて燃焼シミュレーションシステムが実行したシミュレーション結果データと、条件下での実機による実験データとを比較して、パラメータ候補値のうち、シミュレーション結果データと実験データとの差が最も小さいパラメータ候補値を第2のパラメータ値として判定するステップと、判定手段が、第2のパラメータ値と、実験データとの差が、予め定められた数値以下であるか否かを判定するステップと、判定手段によって、第2のパラメータ値と、実験データとの差が予め定められた数値以下であると判定された場合に、固有反応性値出力手段が、第2のパラメータ値を、固有反応性を示す値として出力するステップと、パラメータ回帰手段が、判定手段が第2のパラメータ値と、実験データとの差が予め定められた数値以下でないと判定した場合に、第2のパラメータ値を、入力手段に第1のパラメータ値として入力し、入力手段と、パラメータ算出手段と、データ比較手段と、固有反応性値出力手段とを、固有反応性値出力手段が固有反応性を示す値を出力するまで繰り返して動作させるステップと、を備えることを特徴とする。   The present invention also relates to a parameter calculation method for calculating parameters of intrinsic reactivity affecting solid fuel combustion using a combustion simulation system, wherein the input means has a fuel combustion rate constant under a predetermined condition. A step of receiving an input of a first parameter value that is a value of a frequency factor value indicating activation energy value and a parameter calculation means, wherein the parameter calculation means converts the frequency parameter value and activity into the first parameter value input to the input means. A parameter which is a value of a frequency factor value and an activation energy value corresponding to a point within a range determined from a point corresponding to the first parameter value, arranged in a two-dimensional space having two activation energy values The step of calculating the candidate value and the data comparison means perform a simulation executed by the combustion simulation system based on the parameter candidate value calculated by the parameter calculation means. And determining the parameter candidate value having the smallest difference between the simulation result data and the experimental data as the second parameter value among the parameter candidate values. A step of determining whether or not a difference between the second parameter value and the experimental data is equal to or less than a predetermined numerical value; and a step of determining the second parameter value and the experimental data. And the step of outputting the second parameter value as a value indicating the intrinsic reactivity when the difference between and is determined to be equal to or less than a predetermined numerical value; If the determination means determines that the difference between the second parameter value and the experimental data is not less than a predetermined numerical value, the second parameter value is input to the input means. Input as the first parameter value, and repeat the input means, parameter calculation means, data comparison means, and intrinsic reactivity value output means until the intrinsic reactivity value output means outputs a value indicating intrinsic reactivity And the step of operating.

また、本発明は、燃焼シミュレーションシステムを用いて固体燃料の燃焼に及ぼす固有反応性のパラメータを算出するコンピュータに、入力手段が、予め定められた条件下での燃料の燃焼速度定数を示す頻度因子値と活性化エネルギー値との値である第1のパラメータ値の入力を受付けるステップと、パラメータ算出手段が、入力手段に入力される第1のパラメータ値を、頻度因子値と活性化エネルギー値とを二軸とする二次元空間に配し、第1のパラメータ値に対応する点から定められた範囲内の点に対応する頻度因子値と活性化エネルギー値との値であるパラメータ候補値を算出するステップと、データ比較手段が、パラメータ算出手段が算出したパラメータ候補値に基づいて燃焼シミュレーションシステムが実行したシミュレーション結果データと、条件下での実機による実験データとを比較して、パラメータ候補値のうち、シミュレーション結果データと実験データとの差が最も小さいパラメータ候補値を第2のパラメータ値として判定するステップと、判定手段が、第2のパラメータ値と、実験データとの差が、予め定められた数値以下であるか否かを判定するステップと、判定手段によって、第2のパラメータ値と、実験データとの差が予め定められた数値以下であると判定された場合に、固有反応性値出力手段が、第2のパラメータ値を、固有反応性を示す値として出力するステップと、パラメータ回帰手段が、判定手段が第2のパラメータ値と、実験データとの差が予め定められた数値以下でないと判定した場合に、第2のパラメータ値を、入力手段に第1のパラメータ値として入力し、入力手段と、パラメータ算出手段と、データ比較手段と、固有反応性値出力手段とを、固有反応性値出力手段が固有反応性を示す値を出力するまで繰り返して動作させるステップと、を実行させるためのパラメータ算出プログラムである。   In addition, the present invention provides a computer that calculates a parameter of intrinsic reactivity affecting combustion of solid fuel using a combustion simulation system, and a frequency factor indicating the combustion rate constant of fuel under predetermined conditions by an input means. A step of accepting an input of a first parameter value which is a value of the value and the activation energy value; and a parameter calculation means comprising the first parameter value inputted to the input means as a frequency factor value and an activation energy value. Parameter candidate values, which are values of frequency factor values and activation energy values corresponding to points within a range determined from the points corresponding to the first parameter values, are arranged in a two-dimensional space with two axes as And a simulation executed by the combustion simulation system based on the parameter candidate value calculated by the parameter calculating means. Comparing the result data with the experimental data from the actual machine under the conditions, and determining, as the second parameter value, the parameter candidate value having the smallest difference between the simulation result data and the experimental data among the parameter candidate values; A step of determining whether or not a difference between the second parameter value and the experimental data is equal to or less than a predetermined numerical value; and the determination unit determines whether the second parameter value and the experimental data are When it is determined that the difference is equal to or less than a predetermined numerical value, the intrinsic reactivity value output means outputs the second parameter value as a value indicating intrinsic reactivity, and the parameter regression means, When the determination means determines that the difference between the second parameter value and the experimental data is not less than a predetermined numerical value, the second parameter value is input to the input means as the first parameter. Input data, parameter calculation means, data comparison means, and intrinsic reactivity value output means until the intrinsic reactivity value output means outputs a value indicating intrinsic reactivity. And a parameter calculating program for executing the step.

以上説明したように、本発明によれば、燃料の固有反応性を示す頻度因子値と活性化エネルギー値とを、燃焼シミュレーションシステムが実行したシミュレーション結果データと実機による実験データとに基づいて回帰させて算出するようにしたので、実験反応性に基づいて、信頼性の高い固有反応性を求めることができる。   As described above, according to the present invention, the frequency factor value indicating the intrinsic reactivity of the fuel and the activation energy value are regressed based on the simulation result data executed by the combustion simulation system and the experimental data obtained from the actual machine. Therefore, it is possible to obtain highly reliable intrinsic reactivity based on experimental reactivity.

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図2は、本実施形態によるパラメータ算出装置100の構成を示すブロック図である。
パラメータ算出装置100は、入力部101と、パラメータ算出部102と、データ比較部103と、シミュレーション実行部104と、パラメータ回帰部105と、固有反応性値出力部106とを備えている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the parameter calculation apparatus 100 according to the present embodiment.
The parameter calculation apparatus 100 includes an input unit 101, a parameter calculation unit 102, a data comparison unit 103, a simulation execution unit 104, a parameter regression unit 105, and an intrinsic reactivity value output unit 106.

入力部101は、燃料の燃焼速度定数を示す頻度因子値と、燃料の活性化エネルギー値とのパラメータ値の入力や、ボイラーの実機による燃焼実験結果である実験データなどの入力を受付ける。
パラメータ算出部102は、入力部101に入力されるパラメータ値を、頻度因子値と活性化エネルギー値とを二軸とする二次元空間に配し、パラメータ値に対応する点から定められた範囲内の点に対応する頻度因子値と活性化エネルギー値との値であるパラメータ候補値を算出する。例えば、パラメータ算出部102は、入力部101から入力されるパラメータ値を、図3に示すような頻度因子値(Ac)と活性化エネルギー値(Ec)とを二軸とする二次元空間に点Pとして配し、点Pの周囲に、点PN―nを定め、点PN―nに対応する頻度因子値(Ac)と活性化エネルギー値(Ec)との値をパラメータ候補値として算出する。本実施形態では、図3に示すように、パラメータ値の周囲4点をパラメータ候補値として選択する4点接近法によって、パラメータ候補値を算出する。
The input unit 101 receives input of parameter values such as a frequency factor value indicating the combustion rate constant of the fuel and an activation energy value of the fuel, and experimental data that is a combustion experiment result by an actual boiler.
The parameter calculation unit 102 arranges the parameter value input to the input unit 101 in a two-dimensional space having the frequency factor value and the activation energy value as two axes, and is within a range determined from the point corresponding to the parameter value. A parameter candidate value that is a value of the frequency factor value and the activation energy value corresponding to the point is calculated. For example, the parameter calculation unit 102 points the parameter value input from the input unit 101 in a two-dimensional space having the frequency factor value (Ac) and the activation energy value (Ec) as two axes as shown in FIG. arranged as P n, around the point P n, it defines a point P n-n, frequency factor value corresponding to the point P n-n (Ac) and the activation energy values (Ec) to the value of parameter candidate values for Calculate as In this embodiment, as shown in FIG. 3, parameter candidate values are calculated by a four-point approach method in which four points around the parameter value are selected as parameter candidate values.

データ比較部103は、パラメータ算出部102が算出したパラメータ候補値に基づいて、燃焼シミュレーションシステムが実行したシミュレーション結果データと、実機による実験データとを比較して、パラメータ候補値のうち、シミュレーション結果データと実験データとの差が最も小さいパラメータ候補値を第2のパラメータ値として判定する。さらに、データ比較部103は、第2のパラメータ値と、実験データとの差が、予め定められた数値(例えば、10−6)以下であるか否かを判定する。 Based on the parameter candidate value calculated by the parameter calculation unit 102, the data comparison unit 103 compares the simulation result data executed by the combustion simulation system with the experimental data from the actual machine, and among the parameter candidate values, the simulation result data The parameter candidate value having the smallest difference between the test data and the experimental data is determined as the second parameter value. Furthermore, the data comparison unit 103 determines whether or not the difference between the second parameter value and the experimental data is equal to or less than a predetermined numerical value (for example, 10 −6 ).

シミュレーション実行部104は、燃焼シミュレーションシステム200と通信可能であり、ユーザに設定された燃焼モデル、各種パラメータに基づいて燃焼シミュレーションシステム200を動作させ、燃焼シミュレーションシステム200が出力するシミュレーション結果値を取得する。
燃焼シミュレーションシステム200は、数値流体力学(CFD:Computational Fluid Dynamics)に従った複数の燃焼モデル、計算式を予め記憶しており、ユーザから燃焼モデルの選択、選択したモデルの各種パラメータ、境界条件、初期条件などの設定値の入力を受け付け、数値流体力学の燃焼モデルを用いて、設定値に基づいた燃焼を計算によって予測し、未燃焼率などのシミュレーション結果値を出力する。
The simulation execution unit 104 can communicate with the combustion simulation system 200, operates the combustion simulation system 200 based on the combustion model and various parameters set by the user, and acquires the simulation result value output by the combustion simulation system 200. .
The combustion simulation system 200 stores in advance a plurality of combustion models and calculation formulas in accordance with CFD (Computational Fluid Dynamics). The user selects a combustion model, various parameters of the selected model, boundary conditions, It accepts input of set values such as initial conditions, predicts combustion based on the set values by calculation using a combustion model of numerical fluid dynamics, and outputs a simulation result value such as an unburned rate.

パラメータ回帰部105は、データ比較部103が、第2のパラメータ値と、実験データとの差が予め定められた数値以下でないと判定した場合に、第2のパラメータ値を、入力部101に入力し、固有反応性値出力部106が固有反応性を示す値を出力するまで、パラメータ算出処理を繰り返す。
固有反応性値出力部106は、データ比較部103が、第2のパラメータ値と、実験データとの差が予め定められた数値以下であると判定した場合に、第2のパラメータ値を、固有反応性を示す値として出力する。さらに、固有反応性値出力部106は、複数の条件に基づいてパラメータ算出処理が行われた場合には、その条件のそれぞれについて出力された固有反応性値の全ての平均値を、固有反応性値として出力する。
The parameter regression unit 105 inputs the second parameter value to the input unit 101 when the data comparison unit 103 determines that the difference between the second parameter value and the experimental data is not less than a predetermined numerical value. The parameter calculation process is repeated until the intrinsic reactivity value output unit 106 outputs a value indicating intrinsic reactivity.
When the data comparison unit 103 determines that the difference between the second parameter value and the experimental data is equal to or less than a predetermined numerical value, the intrinsic reactivity value output unit 106 assigns the second parameter value Output as a value indicating reactivity. Furthermore, when the parameter calculation process is performed based on a plurality of conditions, the intrinsic reactivity value output unit 106 calculates an average reactivity of all the intrinsic reactivity values output for each of the conditions. Output as a value.

次に、本発明によるパラメータ算出装置100が、最適なパラメータを算出する動作例を説明する。
まず、ユーザは、パラメータを算出する反応速度などの条件を決定する。ユーザは、DTF数値シミュレーションの際、燃焼シミュレーションシステム200に予め記憶された微粉炭燃焼モデルを選択する。例えば、揮発分の燃焼モデルとして、以下式(1)を選択する。
Next, an operation example in which the parameter calculation apparatus 100 according to the present invention calculates an optimum parameter will be described.
First, the user determines conditions such as a reaction rate for calculating a parameter. During the DTF numerical simulation, the user selects a pulverized coal combustion model stored in advance in the combustion simulation system 200. For example, the following equation (1) is selected as a volatile combustion model.

Figure 2009097806
Figure 2009097806

ここで、Kvは石炭揮発速度(1/S)、T、V、Vは、それぞれ粒子の表面温度(K)、石炭中の全揮発分量(kg)、および放出された揮発分量(kg)であり、Rはガス定数(Universal gas constant)(J/(molK))である。AvとEvは揮発分放出速度パラメータである頻度因子と活性化エネルギーである。
また、チャー燃焼モデルとして、以下式(2)を選択する。
Where Kv is the coal volatilization rate (1 / S), T p , V * , V is the particle surface temperature (K), the total amount of volatiles in the coal (kg), and the amount of volatiles released (kg ) And R is the gas constant (Universal gas constant) (J / (molK)). Av and Ev are a frequency factor and activation energy which are volatile matter release rate parameters.
Further, the following equation (2) is selected as the char combustion model.

Figure 2009097806
Figure 2009097806

ここで、Cはチャーの質量(kg)、PO2は燃焼ガス中酸素の分圧(Pa)であり、Kd、Krはそれぞれ、チャー表面での化学反応速度((kg/ms)/Pa)、および酸素のチャー表面への拡散速度((kg/mS)/Pa)である。Tg、C1およびDpはそれぞれ雰囲気ガス温度(K)、ガス拡散係数、および粒子の直径(m)である。Ac、Ecはそれぞれチャー燃焼速度定数の頻度因子((kg/mS)/Pa)、および活性化エネルギー(J/mol)である。 Here, C is the mass of the char (kg), P O2 is the partial pressure (Pa) of oxygen in the combustion gas, and Kd and Kr are the chemical reaction rates ((kg / m 2 s) / Pa), and the diffusion rate of oxygen to the char surface ((kg / m 2 S) / Pa). Tg, C1 and Dp are the ambient gas temperature (K), gas diffusion coefficient, and particle diameter (m), respectively. Ac and Ec are the frequency factor ((kg / m 2 S) / Pa) and the activation energy (J / mol) of the char combustion rate constant, respectively.

また、微粉炭燃焼モデルの初期パラメータの特定が必要である。一般的に、新規炭の固有反応性は未知であるため、初期パラメータを予測しなければならない。予測したものが新規炭の固有反応性に接近するほど、DTF数値シミュレーションの無駄な仕事量が減少し、予測精度が高くなる。従って、初期パラメータを正しく設定することは、DTFシステムおよび既設火力燃焼システムに関する数値シミュレーションの効率と精度を大きく左右する。このような初期パラメータは、実験データに基づいて設定するか、または、DTFでの実験未燃焼率に基づいて理論解析プログラムによって算出されたパラメータ値を利用する。また、ユーザは、このような条件に基づいてボイラーの実機による実験を行い、実験データを取得しておくこととする。ここで、実験データは、例えば、特定の反応距離を特定の条件とした場合の、未燃焼率を示す値である。   In addition, it is necessary to specify the initial parameters of the pulverized coal combustion model. In general, since the intrinsic reactivity of new coal is unknown, initial parameters must be predicted. As the predicted value approaches the intrinsic reactivity of the new coal, the wasteful work of the DTF numerical simulation decreases and the prediction accuracy increases. Therefore, setting initial parameters correctly greatly affects the efficiency and accuracy of numerical simulations for DTF systems and existing thermal combustion systems. Such initial parameters are set based on experimental data, or parameter values calculated by a theoretical analysis program based on the experimental unburned rate in DTF are used. In addition, the user performs an experiment using a boiler actual machine based on such conditions, and acquires experimental data. Here, the experimental data is, for example, a value indicating an unburned rate when a specific reaction distance is set as a specific condition.

以上のような条件設定の下、本発明によるパラメータ算出装置100が、最適なパラメータを算出する動作例を、図4を参照して説明する。
ユーザは、入力部101に、特定の条件下でのボイラー実機による実験データを入力する(ステップS1)。そして、ユーザは、上述のように決定した初期パラメータ値P(Ac、0;Ec、0)を、パラメータ算出装置100の入力部101に入力する。シミュレーション実行部104は、入力された初期パラメータ値を燃焼シミュレーションシステム200に入力し、シミュレーションを実行させる(ステップS2)。そして、データ比較部103は、燃焼シミュレーションシステム200が出力するシミュレーション結果値と、ステップS1で入力された実験データ値と比較する(ステップS3)。
An example of operation in which the parameter calculation apparatus 100 according to the present invention calculates an optimum parameter under the above condition setting will be described with reference to FIG.
The user inputs experimental data from the actual boiler under specific conditions to the input unit 101 (step S1). Then, the user inputs the initial parameter value P 0 (Ac, 0; Ec, 0) determined as described above to the input unit 101 of the parameter calculation device 100. The simulation execution unit 104 inputs the input initial parameter value to the combustion simulation system 200 and executes the simulation (step S2). Then, the data comparison unit 103 compares the simulation result value output from the combustion simulation system 200 with the experimental data value input in step S1 (step S3).

データ比較部103が、ステップS3で、シミュレーション結果値と実験データ値との誤差が、予め定められた範囲以内であると判定すれば(ステップS3−YES)、固有反応性値出力部106は、ステップS2で入力された初期パラメータ値を、固有反応性値として出力する(ステップS7)。一方、データ比較部103が、ステップS3で、シミュレーション結果値と実験データ値との誤差が、予め定められた範囲以内でないと判定すれば(ステップS3−NO)、パラメータ算出部102は、図3に示すように、パラメータ算出装置100に入力された初期パラメータ値Pを、Acを縦軸、Ecを横軸とする座標に点Pとしてプロットする。そして、パラメータ算出部102は、ユーザの入力に従って、点Pの周囲4点(P0−1、P0−2、P0−3、P0−4)に対応するパラメータ値(Ac値、Ec値)を算出する(ステップS4)。そして、シミュレーション実行部104は、周囲4点のそれぞれに対応するパラメータ値を設定して燃焼シミュレーションシステム200にシミュレーションを実行させ、シミュレーション結果値(収束解)を求める(ステップS5)。 If the data comparison unit 103 determines in step S3 that the error between the simulation result value and the experimental data value is within a predetermined range (step S3-YES), the intrinsic reactivity value output unit 106 The initial parameter value input in step S2 is output as an intrinsic reactivity value (step S7). On the other hand, if the data comparison unit 103 determines in step S3 that the error between the simulation result value and the experimental data value is not within a predetermined range (step S3-NO), the parameter calculation unit 102 determines that FIG. As shown, the initial parameter value P 0 input to the parameter calculation apparatus 100 is plotted as a point P 0 on coordinates with Ac as the vertical axis and Ec as the horizontal axis. Then, according to the user input, the parameter calculation unit 102 sets parameter values (Ac values,) corresponding to the four points around the point P 0 (P 0-1 , P 0-2 , P 0-3 , P 0-4 ). Ec value) is calculated (step S4). Then, the simulation execution unit 104 sets parameter values corresponding to each of the four surrounding points, causes the combustion simulation system 200 to execute the simulation, and obtains a simulation result value (convergence solution) (step S5).

そして、データ比較部103が、シミュレーション実行部104にシミュレーションされたこれら4点のうち、シミュレーション結果値と実験データとの差が最も小さい点PN−n(図3では、点P0−2)を特定する(ステップS6)。そして、データ比較部103は、ステップS6で特定された点(PN−n)に対応するシミュレーション結果値と、ステップS1で入力された実験データ値と比較する(ステップS3)。ここで、データ比較部103が、ステップS6で特定された点(PN−n)に対応するシミュレーション結果値と実験データ値との誤差が、予め定められた範囲以内であると判定すれば(ステップS3−YES)、固有反応性値出力部106は、ステップS2で入力されたステップS6で特定された点(PN−n)に対応するパラメータ値(Ac、N;Ec、N)を、固有反応性値として出力する(ステップS7)。 The data comparison unit 103, among the simulated these four points to the simulation executing unit 104, the point difference between the simulation result value and the experimental data is smallest P N-n (in FIG. 3, the point P 0-2) Is specified (step S6). Then, the data comparison unit 103 compares the simulation result value corresponding to the point (P N−n ) specified in step S6 with the experimental data value input in step S1 (step S3). Here, if the data comparison unit 103 determines that the error between the simulation result value and the experimental data value corresponding to the point (P N−n ) specified in step S6 is within a predetermined range ( In step S3-YES), the intrinsic reactivity value output unit 106 outputs the parameter values (Ac, N; Ec, N) corresponding to the point (P N-n ) specified in step S6 input in step S2. It outputs as an intrinsic reactivity value (step S7).

一方、データ比較部103が、ステップS3で、シミュレーション結果値と実験データ値との誤差が、予め定められた範囲以内でないと判定すれば、パラメータ回帰部105が、ステップS6で特定された点(PN−n)(図3では、点P)に対応するパラメータ値(Ac、N;Ec、N)(図3では、(Ac、1;Ec、1))を、入力部101に入力する。 On the other hand, if the data comparison unit 103 determines in step S3 that the error between the simulation result value and the experimental data value is not within a predetermined range, the parameter regression unit 105 is identified in step S6 ( P N−n ) (point P 1 in FIG. 3) (Ac, N; Ec, N) (in FIG. 3, (Ac, 1; Ec, 1)) is input to the input unit 101. To do.

そして、上述したように、パラメータ算出部102は、入力されたパラメータ値P(Ac、N;Ec、N)を、Acを縦軸、Ecを横軸とする座標にプロットし、パラメータ算出部102が、点Pの周囲4点(PN−1、PN−2、PN−3、PN−4)に対応するパラメータ値(Ac値、Ec値)を算出し(ステップS4)、シミュレーション実行部104が、周囲4点のそれぞれに対応するパラメータ値を設定して燃焼シミュレーションシステム200にシミュレーションを実行させ、シミュレーション結果値(収束解)を求める(ステップS5)。そして、データ比較部103が、シミュレーション実行部104にシミュレーションされたこれら4点のうち、シミュレーション結果値と実験データとの差が最も小さい点PN−nを特定して、その差が予め定められた範囲内であればその点PN−nに対応するパラメータ値(Ac、N;Ec、N)を、固有反応性値として出力し、予め定められた範囲外であれば、再度ステップS4からステップS6までの処理を繰り返して行う。 Then, as described above, the parameter calculation unit 102 plots the input parameter value P N (Ac, N; Ec, N) on coordinates where Ac is the vertical axis and Ec is the horizontal axis, and the parameter calculation unit 102 calculates the corresponding parameter values around four points of points P N (P N-1, P N-2, P N-3, P N-4) (Ac value, Ec value) (step S4) The simulation execution unit 104 sets parameter values corresponding to each of the four surrounding points, causes the combustion simulation system 200 to execute the simulation, and obtains a simulation result value (convergence solution) (step S5). Then, the data comparison unit 103 specifies a point P N−n having the smallest difference between the simulation result value and the experimental data among these four points simulated by the simulation execution unit 104, and the difference is determined in advance. If it is within the specified range, the parameter value (Ac, N; Ec, N) corresponding to the point P N-n is output as the intrinsic reactivity value. The processing up to step S6 is repeated.

なお、本実施形態では、ステップS4で、パラメータ算出部102は、点Pの周囲4点をパラメータ候補値として選択することとしたが、このようなパラメータ候補値は、4点でなく、1点でも良いし、3点でも良いし、その他の複数点でも良い。
また、パラメータ算出装置100は、このようなパラメータ算出処理を、複数の条件についてそれぞれ行い、複数回のパラメータ算出結果の平均値を、固有反応性値として出力するようにしても良い。この場合、固有反応性値出力部106が、以下式(3)を用いて、各パラメータ値(P(Ac、0;Ec、0)、P(Ac、1;Ec、1)、P(Ac、2;Ec、2))の平均値を算出し、固有反応性値として出力する。
In the present embodiment, at step S4, the parameter calculation unit 102 is set to be selected around four points of points P N as a parameter candidate value, such parameter candidate values is not 4 points, 1 It may be a point, three points, or other plural points.
The parameter calculation apparatus 100 may perform such parameter calculation processing for each of a plurality of conditions, and output an average value of a plurality of parameter calculation results as an intrinsic reactivity value. In this case, the intrinsic reactivity value output unit 106 uses the following equation (3) to calculate each parameter value (P 0 (Ac, 0; Ec, 0), P 1 (Ac, 1; Ec, 1), P 2 (Ac, 2; Ec, 2)) is calculated and output as the intrinsic reactivity value.

Figure 2009097806
Figure 2009097806

このようにして求めた固有反応性値は、装置構造、操作条件などの影響を可能な限り排し、精度の高い値となる。例えば、図5は、本発明によりブレアソール(BA)炭の燃焼シミュレーションを行った結果を示す図である。従来技術による解析手法で得られたチャーの燃焼性は、固有のものでなく、いろいろな燃焼システムや操作条件などの影響を受けているために、このような解析手法によるシミュレーション結果は、実験値から大きく外れている。一方、本実験による有効データは、従来技術と比べて精度の高いものとなっている。
このように算出された固有反応性値を用いれば、ボイラーの特性とその運転条件に影響されない固体燃料の反応定数を求めることができ、その実験装置以外の燃焼装置においても、その固体燃料反応性の適切な評価を行うことができる。
The intrinsic reactivity value obtained in this way is a highly accurate value that eliminates the influence of the device structure, operating conditions, etc. as much as possible. For example, FIG. 5 is a diagram illustrating a result of performing a combustion simulation of Blair sole (BA) charcoal according to the present invention. Since the char flammability obtained by the analysis method according to the prior art is not unique and is affected by various combustion systems and operating conditions, the simulation results by such an analysis method are experimental values. Greatly deviated from. On the other hand, the effective data obtained by this experiment has higher accuracy than the conventional technology.
By using the intrinsic reactivity value calculated in this way, it is possible to determine the reaction constant of the solid fuel that is not affected by the boiler characteristics and its operating conditions, and the solid fuel reactivity can be obtained in combustion apparatuses other than the experimental apparatus. Can be evaluated appropriately.

なお、本発明における処理部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによりパラメータ算出を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)を備えたWWWシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(RAM)のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。   It should be noted that the program for realizing the function of the processing unit in the present invention is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read into the computer system and executed to perform parameter calculation. May be. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices. The “computer system” includes a WWW system having a homepage providing environment (or display environment). The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Further, the “computer-readable recording medium” refers to a volatile memory (RAM) in a computer system that becomes a server or a client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In addition, those holding programs for a certain period of time are also included.

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。   The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, and what is called a difference file (difference program) may be sufficient.

燃焼実験における実験反応性、装置構造、操作条件、固有反応性との相関関係を示す図である。It is a figure which shows the correlation with the experimental reactivity in a combustion experiment, an apparatus structure, operating conditions, and intrinsic reactivity. 本発明の一実施形態によるパラメータ算出装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the parameter calculation apparatus by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるパラメータ算出に用いる二次元空間を示す図である。It is a figure which shows the two-dimensional space used for the parameter calculation by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるパラメータ算出装置の動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example of the parameter calculation apparatus by one Embodiment of this invention. 本発明の実施例によるシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result by the Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

100 パラメータ算出装置
101 入力部
102 パラメータ算出部
103 データ比較部
104 シミュレーション実行部
105 パラメータ回帰部
106 固有反応性値出力部
200 燃焼シミュレーションシステム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Parameter calculation apparatus 101 Input part 102 Parameter calculation part 103 Data comparison part 104 Simulation execution part 105 Parameter regression part 106 Intrinsic reactivity value output part 200 Combustion simulation system

Claims (5)

燃焼シミュレーションシステムを用いて固体燃料の燃焼に及ぼす固有反応性のパラメータを算出するパラメータ算出装置であって、
予め定められた条件下での燃料の燃焼速度定数を示す頻度因子値と活性化エネルギー値との値である第1のパラメータ値の入力を受付ける入力手段と、
前記入力手段に入力される第1のパラメータ値を、頻度因子値と活性化エネルギー値とを二軸とする二次元空間に配し、前記第1のパラメータ値に対応する点から定められた範囲内の点に対応する頻度因子値と活性化エネルギー値との値であるパラメータ候補値を算出するパラメータ算出手段と、
前記パラメータ算出手段が算出した前記パラメータ候補値に基づいて前記燃焼シミュレーションシステムが実行したシミュレーション結果データと、前記条件下での実機による実験データとを比較して、前記パラメータ候補値のうち、前記シミュレーション結果データと前記実験データとの差が最も小さいパラメータ候補値を第2のパラメータ値として判定するデータ比較手段と、
前記第2のパラメータ値と、前記実験データとの差が、予め定められた数値以下であるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段が、前記第2のパラメータ値と、前記実験データとの差が予め定められた数値以下であると判定した場合に、前記第2のパラメータ値を、固有反応性を示す値として出力する固有反応性値出力手段と、
前記判定手段が、前記第2のパラメータ値と、前記実験データとの差が予め定められた数値以下でないと判定した場合に、前記第2のパラメータ値を、前記入力手段に前記第1のパラメータ値として入力し、前記入力手段と、前記パラメータ算出手段と、前記データ比較手段と、前記固有反応性値出力手段とを、前記固有反応性値出力手段が前記固有反応性を示す値を出力するまで繰り返して動作させるパラメータ回帰手段と、
を備えることを特徴とするパラメータ算出装置。
A parameter calculation device for calculating a parameter of intrinsic reactivity affecting combustion of solid fuel using a combustion simulation system,
Input means for receiving an input of a first parameter value that is a value of a frequency factor value indicating a combustion rate constant of fuel under a predetermined condition and an activation energy value;
A first parameter value input to the input means is arranged in a two-dimensional space having a frequency factor value and an activation energy value as two axes, and a range determined from a point corresponding to the first parameter value Parameter calculation means for calculating a parameter candidate value that is a value of a frequency factor value and an activation energy value corresponding to a point in
The simulation result data executed by the combustion simulation system based on the parameter candidate value calculated by the parameter calculation means is compared with experimental data by an actual machine under the conditions, and the simulation is performed among the parameter candidate values. Data comparison means for determining the parameter candidate value having the smallest difference between the result data and the experimental data as the second parameter value;
Determining means for determining whether a difference between the second parameter value and the experimental data is equal to or less than a predetermined numerical value;
When the determination unit determines that the difference between the second parameter value and the experimental data is equal to or less than a predetermined numerical value, the second parameter value is output as a value indicating intrinsic reactivity. An intrinsic reactivity value output means,
When the determination means determines that the difference between the second parameter value and the experimental data is not less than a predetermined numerical value, the second parameter value is input to the input means as the first parameter. As a value, the input means, the parameter calculation means, the data comparison means, and the intrinsic reactivity value output means, and the intrinsic reactivity value output means outputs a value indicating the intrinsic reactivity. Parameter regression means to operate repeatedly until
A parameter calculation apparatus comprising:
複数の前記条件のそれぞれについて、前記入力手段と、前記パラメータ算出手段と、前記データ比較手段と、前記固有反応性値出力手段と、前記パラメータ回帰手段とを動作させ、複数の前記条件のそれぞれについて出力された前記固有反応性値の全ての平均値を、固有反応性値として出力する平均固有反応性値出力手段と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載のパラメータ算出装置。
For each of the plurality of conditions, the input means, the parameter calculation means, the data comparison means, the intrinsic reactivity value output means, and the parameter regression means are operated, and for each of the plurality of conditions. An average intrinsic reactivity value output means for outputting all average values of the outputted intrinsic reactivity values as intrinsic reactivity values;
The parameter calculation apparatus according to claim 1, further comprising:
前記パラメータ算出手段は、前記第1のパラメータ値に対応する点から定められた範囲内の4点に対応する頻度因子値と活性化エネルギー値との値であるパラメータ候補値を算出すること
を特徴とする請求項1または請求項2のいずれか1項に記載のパラメータ算出装置。
The parameter calculation means calculates a parameter candidate value that is a value of a frequency factor value and an activation energy value corresponding to four points within a range determined from a point corresponding to the first parameter value. The parameter calculation apparatus according to claim 1 or 2.
燃焼シミュレーションシステムを用いて固体燃料の燃焼に及ぼす固有反応性のパラメータを算出するパラメータ算出方法であって、
入力手段が、予め定められた条件下での燃料の燃焼速度定数を示す頻度因子値と活性化エネルギー値との値である第1のパラメータ値の入力を受付けるステップと、
パラメータ算出手段が、前記入力手段に入力される第1のパラメータ値を、頻度因子値と活性化エネルギー値とを二軸とする二次元空間に配し、前記第1のパラメータ値に対応する点から定められた範囲内の点に対応する頻度因子値と活性化エネルギー値との値であるパラメータ候補値を算出するステップと、
データ比較手段が、前記パラメータ算出手段が算出した前記パラメータ候補値に基づいて前記燃焼シミュレーションシステムが実行したシミュレーション結果データと、前記条件下での実機による実験データとを比較して、前記パラメータ候補値のうち、前記シミュレーション結果データと前記実験データとの差が最も小さいパラメータ候補値を第2のパラメータ値として判定するステップと、
判定手段が、前記第2のパラメータ値と、前記実験データとの差が、予め定められた数値以下であるか否かを判定するステップと、
前記判定手段によって、前記第2のパラメータ値と、前記実験データとの差が予め定められた数値以下であると判定された場合に、固有反応性値出力手段が、前記第2のパラメータ値を、固有反応性を示す値として出力するステップと、
パラメータ回帰手段が、前記判定手段が前記第2のパラメータ値と、前記実験データとの差が予め定められた数値以下でないと判定した場合に、前記第2のパラメータ値を、前記入力手段に前記第1のパラメータ値として入力し、前記入力手段と、前記パラメータ算出手段と、前記データ比較手段と、前記固有反応性値出力手段とを、前記固有反応性値出力手段が前記固有反応性を示す値を出力するまで繰り返して動作させるステップと、
を備えることを特徴とするパラメータ算出方法。
A parameter calculation method for calculating parameters of intrinsic reactivity affecting combustion of solid fuel using a combustion simulation system,
A step of receiving an input of a first parameter value that is a value of a frequency factor value indicating a combustion rate constant of fuel under a predetermined condition and an activation energy value;
The parameter calculation means arranges the first parameter value input to the input means in a two-dimensional space having a frequency factor value and an activation energy value as two axes, and corresponds to the first parameter value. Calculating a parameter candidate value that is a value of a frequency factor value and an activation energy value corresponding to a point within a range determined from
The data comparison means compares the simulation result data executed by the combustion simulation system based on the parameter candidate value calculated by the parameter calculation means with the experimental data by the actual machine under the conditions, and the parameter candidate value Determining a parameter candidate value having the smallest difference between the simulation result data and the experimental data as a second parameter value;
A step of determining whether the difference between the second parameter value and the experimental data is equal to or less than a predetermined numerical value;
When the determination means determines that the difference between the second parameter value and the experimental data is equal to or less than a predetermined numerical value, the intrinsic reactivity value output means sets the second parameter value to Outputting as a value indicating intrinsic reactivity;
When the parameter regression means determines that the difference between the second parameter value and the experimental data is not less than a predetermined numerical value, the parameter regression means sends the second parameter value to the input means. Input as a first parameter value, the input means, the parameter calculation means, the data comparison means, and the intrinsic reactivity value output means, the intrinsic reactivity value output means indicates the intrinsic reactivity Repeatedly operating until a value is output;
A parameter calculation method comprising:
燃焼シミュレーションシステムを用いて固体燃料の燃焼に及ぼす固有反応性のパラメータを算出するコンピュータに、
入力手段が、予め定められた条件下での燃料の燃焼速度定数を示す頻度因子値と活性化エネルギー値との値である第1のパラメータ値の入力を受付けるステップと、
パラメータ算出手段が、前記入力手段に入力される第1のパラメータ値を、頻度因子値と活性化エネルギー値とを二軸とする二次元空間に配し、前記第1のパラメータ値に対応する点から定められた範囲内の点に対応する頻度因子値と活性化エネルギー値との値であるパラメータ候補値を算出するステップと、
データ比較手段が、前記パラメータ算出手段が算出した前記パラメータ候補値に基づいて前記燃焼シミュレーションシステムが実行したシミュレーション結果データと、前記条件下での実機による実験データとを比較して、前記パラメータ候補値のうち、前記シミュレーション結果データと前記実験データとの差が最も小さいパラメータ候補値を第2のパラメータ値として判定するステップと、
判定手段が、前記第2のパラメータ値と、前記実験データとの差が、予め定められた数値以下であるか否かを判定するステップと、
前記判定手段によって、前記第2のパラメータ値と、前記実験データとの差が予め定められた数値以下であると判定された場合に、固有反応性値出力手段が、前記第2のパラメータ値を、固有反応性を示す値として出力するステップと、
パラメータ回帰手段が、前記判定手段が前記第2のパラメータ値と、前記実験データとの差が予め定められた数値以下でないと判定した場合に、前記第2のパラメータ値を、前記入力手段に前記第1のパラメータ値として入力し、前記入力手段と、前記パラメータ算出手段と、前記データ比較手段と、前記固有反応性値出力手段とを、前記固有反応性値出力手段が前記固有反応性を示す値を出力するまで繰り返して動作させるステップと、
を実行させるためのパラメータ算出プログラム。
A computer that calculates parameters of intrinsic reactivity on solid fuel combustion using a combustion simulation system.
A step of receiving an input of a first parameter value that is a value of a frequency factor value indicating a combustion rate constant of fuel under a predetermined condition and an activation energy value;
The parameter calculation means arranges the first parameter value input to the input means in a two-dimensional space having a frequency factor value and an activation energy value as two axes, and corresponds to the first parameter value. Calculating a parameter candidate value that is a value of a frequency factor value and an activation energy value corresponding to a point within a range determined from
The data comparison means compares the simulation result data executed by the combustion simulation system based on the parameter candidate value calculated by the parameter calculation means with the experimental data by the actual machine under the conditions, and the parameter candidate value Determining a parameter candidate value having the smallest difference between the simulation result data and the experimental data as a second parameter value;
A step of determining whether the difference between the second parameter value and the experimental data is equal to or less than a predetermined numerical value;
When the determination means determines that the difference between the second parameter value and the experimental data is equal to or less than a predetermined numerical value, the intrinsic reactivity value output means sets the second parameter value to Outputting as a value indicating intrinsic reactivity;
When the parameter regression means determines that the difference between the second parameter value and the experimental data is not less than a predetermined numerical value, the parameter regression means sends the second parameter value to the input means. Input as a first parameter value, the input means, the parameter calculation means, the data comparison means, and the intrinsic reactivity value output means, the intrinsic reactivity value output means indicates the intrinsic reactivity Repeatedly operating until a value is output;
Parameter calculation program for executing
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