JP2010038410A - Combustion analysis method, combustion analyzer and computer program - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent deterioration of calculation accuracy in a nonequilibrium combustion state while using the chemical equilibrium method. <P>SOLUTION: A combustion analysis method for numerical analysis of combustion includes: a first step of calculating generation amount of one or a plurality of first chemical species which is part of chemical species related to combustion of an analysis target in accordance with the algorithm based on the chemical equilibrium method; a second step of calculating reaction velocity by the combustion of one or plurality of second chemical species which is the other part of the chemical species related to the combustion in accordance with the algorithm based on the reaction kinetics; and a third step of calculating generation amount of the second chemical species by substituting the reaction velocity calculated in the second step to the conservation formula of the second chemical species. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃焼についての数値解析を行う方法、燃焼解析装置、およびコンピュータプログラムに関するものである。   The present invention relates to a method for performing numerical analysis on combustion, a combustion analysis apparatus, and a computer program.

燃焼現象を、高速で簡潔に計算するために化学平衡法に基づくアルゴリズムが存在する(例えば、非特許文献1参照)。
燃焼においては、酸素と燃料が乱流や拡散によって混合され、これが燃焼反応の原料となる。化学平衡法のうち、例えば、ギブス自由エネルギー極小化法では、これらの原料中に含まれる元素(一般的な燃焼場では、C,H,O,Nの4元素)の数が、燃焼の前後で保存されるという条件と、系の持つギブスの自由エネルギーが最小になるという条件から導かれるn+1個(nは原料中に含まれる元素数)多元連立非線形方程式を解くことで、燃焼生成物が算出される。
There is an algorithm based on the chemical equilibrium method for calculating the combustion phenomenon at high speed and concisely (see, for example, Non-Patent Document 1).
In combustion, oxygen and fuel are mixed by turbulent flow or diffusion, and this becomes a raw material for the combustion reaction. Among the chemical equilibrium methods, for example, in the Gibbs free energy minimization method, the number of elements contained in these raw materials (four elements of C, H, O, and N in a general combustion field) is before and after the combustion. By solving n + 1 (n is the number of elements contained in the raw material) multi-dimensional simultaneous nonlinear equations derived from the condition that the free energy of Gibbs of the system is minimized and the condition that the Gibbs free energy of the system is minimized, Calculated.

小川将希,大上芳文,離散渦法による燃焼解析,日本機械学会関西支部第82期定時総会講演会講演論文集,No.074-1 (2007), p.3-23Masayuki Ogawa, Yoshifumi Okami, Combustion analysis by discrete vortex method, Proceedings of the 82nd Regular Meeting of the Japan Society of Mechanical Engineers Kansai Branch, No.074-1 (2007), p.3-23

化学平衡法では、原料中に含まれる元素(例えば、H,C,O,N)の量が解れば、化学反応式を必要とすることなく、どんな生成物も予測できるというメリットがある。
しかし、化学平衡法に基づくアルゴリズムは、平衡でない現象に対しては計算精度の悪化が生じる。つまり、化学平衡法に基づくアルゴリズムでは、反応速度が無限大、すなわち反応時間が無限小、であることを前提としており、反応速度を制御できない。したがって、反応速度が遅い反応生成物では計算精度が低下する。
The chemical equilibrium method has an advantage that any product can be predicted without requiring a chemical reaction formula if the amount of elements (for example, H, C, O, N) contained in the raw material is known.
However, the algorithm based on the chemical equilibrium method deteriorates the calculation accuracy for a phenomenon that is not in equilibrium. In other words, the algorithm based on the chemical equilibrium method assumes that the reaction rate is infinite, that is, the reaction time is infinitesimal, and the reaction rate cannot be controlled. Therefore, the calculation accuracy is lowered for a reaction product having a slow reaction rate.

そこで、本発明は、化学平衡法を用いつつも、非平衡な燃焼状態における計算精度の悪化を防止することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to prevent deterioration in calculation accuracy in a non-equilibrium combustion state while using a chemical equilibrium method.

本発明は、燃焼を数値解析する燃焼解析方法であって、解析対象の燃焼に係わる化学種のうちの一部である1又は複数の第1化学種の生成量を、化学平衡法に基づくアルゴリズムに従って算出する第1ステップと、前記燃焼に係わる化学種のうちの他の一部である1又は複数の第2化学種の前記燃焼による反応速度を、反応速度論に基づくアルゴリズムに従って算出する第2ステップと、前記第2ステップによって求めた反応速度を、前記第2化学種の保存式に代入することで、前記第2化学種の生成量を算出する第3ステップと、を含むことを特徴とする燃焼解析方法である。   The present invention is a combustion analysis method for numerically analyzing combustion, and an algorithm based on a chemical equilibrium method is used to determine the amount of one or more first chemical species that are a part of chemical species related to combustion to be analyzed. And a second step of calculating a reaction rate of the one or more second chemical species that are another part of the chemical species involved in the combustion according to an algorithm based on a reaction kinetics. And a third step of calculating a production amount of the second chemical species by substituting the reaction rate obtained in the second step into a conservation equation for the second chemical species. This is a combustion analysis method.

他の観点からみた本発明は、解析対象の燃焼に係わる化学種のうちの一部である1又は複数の第1化学種の生成量を、化学平衡法に基づくアルゴリズムに従って算出する手段と、前記燃焼に係わる化学種のうちの他の一部である1又は複数の第2化学種の前記燃焼による反応速度を、反応速度論に基づくアルゴリズムに従って算出する手段と、前記第2ステップによって求めた反応速度を、前記第2化学種の保存式に代入することで、前記第2化学種の生成量を算出する手段と、を備えていることを特徴とする燃焼解析装置である。   From another viewpoint, the present invention provides means for calculating the amount of one or more first chemical species that are part of chemical species related to combustion to be analyzed according to an algorithm based on a chemical equilibrium method, Means for calculating the reaction rate of the one or more second chemical species that are another part of the chemical species involved in combustion according to the algorithm based on the reaction kinetics, and the reaction obtained by the second step A combustion analysis apparatus comprising: means for calculating a generation amount of the second chemical species by substituting the speed into a conservation equation of the second chemical species.

さらに他の観点からみた本発明は、解析対象の燃焼に係わる化学種のうちの一部である1又は複数の第1化学種の生成量を、化学平衡法に基づくアルゴリズムに従って算出する第1ステップと、前記燃焼に係わる化学種のうちの他の一部である1又は複数の第2化学種の前記燃焼による反応速度を、反応速度論に基づくアルゴリズムに従って算出する第2ステップと、前記第2ステップによって求めた反応速度を、前記第2化学種の保存式に代入することで、前記第2化学種の生成量を算出する第3ステップと、をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムである。   According to still another aspect of the present invention, the present invention provides a first step of calculating a generation amount of one or more first chemical species that are a part of chemical species related to combustion to be analyzed according to an algorithm based on a chemical equilibrium method. A second step of calculating a reaction rate due to the combustion of one or more second chemical species that are another part of the chemical species related to the combustion according to an algorithm based on a reaction kinetics; A computer program for causing a computer to execute a third step of calculating a production amount of the second chemical species by substituting the reaction rate obtained by the step into a conservation equation of the second chemical species.

上記各発明によれば、燃焼に係わる化学種のうちの一部の化学種(第1化学種)については、化学平衡法に基づくアルゴリズムによって高速で簡潔に生成量を求めることができる。
一方、他の一部の化学種(第2化学種)については、反応速度論に基づくアルゴリズムによって反応速度を求めて、その反応速度から生成量を算出することで、反応速度を制御しつつ、生成量を算出できる。この結果、化学平衡法で求めると計算精度が悪化するような反応速度の遅い化学種を第2化学種とすることで、精度良く算出することができる。
According to each of the above inventions, the generation amount of some of the chemical species related to combustion (first chemical species) can be determined quickly and simply by an algorithm based on the chemical equilibrium method.
On the other hand, for some other chemical species (second chemical species), the reaction rate is determined by calculating the reaction rate by an algorithm based on the reaction kinetics, and the production amount is calculated from the reaction rate, The generation amount can be calculated. As a result, it is possible to calculate with high accuracy by setting the second chemical species as a chemical species having a slow reaction rate that deteriorates the calculation accuracy when calculated by the chemical equilibrium method.

したがって、例えば、燃焼に係わる化学種のうちの主要な化学種(第1化学種)については化学平衡法によって高速で簡潔に生成量を求めつつも、反応速度が遅く化学平衡法では計算精度が低下してしまうが計算精度が必要な化学種(第2化学種)については、部分的に反応速度論を用いて計算精度低下を防止することが可能である。
しかも、全ての化学種について計算量の多い反応速度論を用いるわけではないので、高速な演算が可能である。
Therefore, for example, the main chemical species (the first chemical species) among the chemical species related to combustion are calculated quickly and simply by the chemical equilibrium method, but the reaction rate is slow and the chemical equilibrium method has a high calculation accuracy. For chemical species (second chemical species) that need to be calculated but reduced, it is possible to prevent a decrease in calculation accuracy by partially using reaction kinetics.
In addition, since the reaction kinetics with a large amount of calculation is not used for all chemical species, high-speed calculation is possible.

よって、本発明によれば、化学平衡法を用いつつも、非平衡な燃焼状態における計算精度の悪化を防止することができる。   Therefore, according to the present invention, it is possible to prevent deterioration in calculation accuracy in a non-equilibrium combustion state while using the chemical equilibrium method.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[1.燃焼解析装置の全体構成]
図1は、実施形態に係る燃焼解析装置による燃焼解析処理の手順を示すフローチャートである。この燃焼解析装置は、図1のフローチャートの各ステップを実行するためのコンピュータプログラムが搭載されたコンピュータによって構成されている。
また、図2及び図3は、上記コンピュータプログラムによって実現される燃焼解析装置の機能ブロックを示している。
[1. Overall configuration of combustion analyzer]
FIG. 1 is a flowchart illustrating a procedure of combustion analysis processing by the combustion analysis apparatus according to the embodiment. This combustion analyzer is constituted by a computer on which a computer program for executing each step of the flowchart of FIG. 1 is mounted.
2 and 3 show functional blocks of the combustion analysis apparatus realized by the computer program.

この燃焼解析装置は、解析対象の燃焼(乱流拡散燃焼)に係わる複数の化学種それぞれの生成量を算出することができる。燃焼解析装置は、解析対象の燃焼に係わる複数の化学種のうち、1又は複数の主要な化学種については、化学平衡法に基づくアルゴリズムに従って演算を行う。
一方、残りの一又は複数の化学種については、反応速度論(化学動力学)に基づくアルゴリズムに従って演算を行う。
This combustion analyzer can calculate the amount of each of a plurality of chemical species related to the combustion to be analyzed (turbulent diffusion combustion). The combustion analysis apparatus performs calculation according to an algorithm based on a chemical equilibrium method for one or a plurality of main chemical species among a plurality of chemical species related to combustion to be analyzed.
On the other hand, the remaining one or more chemical species are calculated according to an algorithm based on reaction kinetics (chemical kinetics).

このため、燃焼解析装置は、図2に示すように、解析対象の燃焼に係わる複数の化学種のうち、化学平衡法に従って演算が行われる1又は複数の化学種を「第1化学種」として設定するための第1化学種設定部11と、反応速度論に従って演算が行われる1又は複数の化学種を「第2化学種」として設定するための第2化学種設定部21と、を備えている。
したがって、燃焼解析装置のユーザは、設定部21によって、化学平衡法ではなく、反応速度論で演算をしたい化学種(第2化学種)を自由に設定することができる。
For this reason, as shown in FIG. 2, the combustion analysis apparatus sets one or a plurality of chemical species that are calculated according to the chemical equilibrium method as a “first chemical species” among a plurality of chemical species related to combustion to be analyzed. A first chemical species setting unit 11 for setting, and a second chemical species setting unit 21 for setting one or a plurality of chemical species to be calculated according to reaction kinetics as a “second chemical species” ing.
Therefore, the user of the combustion analyzer can freely set the chemical species (second chemical species) to be calculated by the reaction kinetics instead of the chemical equilibrium method by the setting unit 21.

また、燃焼解析装置は、設定(選択)された第1化学種それぞれについて、化学平衡法に基づくアルゴリズムに従って、第1化学種の質量分率(燃焼生成量)を算出する第1化学種の質量分率算出部12を備えている。本実施形態において第1化学種の質量分率算出部12は、化学平衡論(CE;Chemical Equilibrium)の一種であるギブス自由エネルギー極小化法によって燃焼生成物を求める演算を行う。   In addition, the combustion analysis apparatus calculates the mass fraction of the first chemical species (combustion generation amount) for each of the set (selected) first chemical species according to an algorithm based on the chemical equilibrium method. A fraction calculation unit 12 is provided. In the present embodiment, the mass fraction calculation unit 12 of the first chemical species performs an operation for obtaining a combustion product by a Gibbs free energy minimization method, which is a type of chemical equilibria (CE).

ギブス自由エネルギー極小化法は、燃焼生成物を求める際に、平衡状態ではギブス自由エネルギーが極小値をとるという条件から元素の化学ポテンシャルを直接求めるものである。
化学平衡論で燃料生成物を求める方法としては、ギブス自由エネルギー極小化法以外に、圧力保存と原子数保存を拘束条件として平衡定数から各成分の濃度比を決める方法もあるが、この方法では、例えば、100成分からなる燃焼場を解く場合、100元の多元連立方程式を解く必要がある。
一方、ギブス自由エネルギー極小化法では、考慮する元素の数+1の多元連立方程式を解けばよく、一般的な燃焼場では、H,C,O,Nの4元素を考慮すればよい。
The Gibbs free energy minimization method directly obtains the chemical potential of an element from the condition that the Gibbs free energy has a minimum value in an equilibrium state when obtaining combustion products.
In addition to the Gibbs free energy minimization method, there is a method to determine the concentration ratio of each component from the equilibrium constant with pressure storage and atomic number storage as constraints. For example, when solving a combustion field consisting of 100 components, it is necessary to solve a 100-element simultaneous equation.
On the other hand, in the Gibbs free energy minimization method, it is only necessary to solve a multiple simultaneous equation of the number of elements to be considered +1, and in a general combustion field, four elements of H, C, O, and N may be considered.

さらに、燃焼解析装置は、設定(選択)された第2化学種それぞれについて、反応速度論に基づくアルゴリズムに従って、第2化学種の反応速度を算出する第2化学種それぞれの反応速度算出b22を備えている。本実施形態において第2化学種の反応速度算出部22は、反応速度論に基づく燃焼モデルである渦消散コンセプト(EDC;Eddy Dissipation Concept)モデルに従って反応速度を求める演算を行う。
なお、渦消散コンセプトモデル(EDCモデル)は、一段又は二段の総括反応の反応速度を算出することが可能な渦消散モデルを、多段階の化学反応式が解けるようにしたものである。
Further, the combustion analysis apparatus includes a reaction rate calculation b22 for each second chemical species that calculates a reaction rate of the second chemical species for each set (selected) second chemical species according to an algorithm based on the reaction kinetics. ing. In the present embodiment, the reaction rate calculation unit 22 of the second chemical type performs an operation for obtaining the reaction rate according to an eddy dissipation concept (EDC) model that is a combustion model based on reaction kinetics.
The vortex dissipation concept model (EDC model) is a vortex dissipation model that can calculate the reaction rate of a one-stage or two-stage overall reaction so that a multistage chemical reaction equation can be solved.

また、燃焼解析装置は、反応速度算出部22によって求めた第2化学種それぞれの反応速度に基づいて、第2化学種それぞれの質量分率(燃焼生成量)を算出する第2化学種の質量分率算出部23を備えている。
この第2化学種の質量分率算出部23では、第2化学種の保存式に、前記反応速度を代入することで、燃焼生成物を求める。
The combustion analyzer calculates the mass fraction (combustion generation amount) of each second chemical species based on the reaction rates of the second chemical species obtained by the reaction rate calculation unit 22. A fraction calculation unit 23 is provided.
The mass fraction calculation unit 23 of the second chemical species obtains the combustion product by substituting the reaction rate into the conservation formula of the second chemical species.

また、渦消散コンセプトモデル(EDCモデル)は、ファイルスケールの体積分率算出部24、タイムスケール算出部25、原子の生成/消滅速度算出部26も備えており、各値を算出することができる。   The eddy dissipation concept model (EDC model) also includes a file-scale volume fraction calculation unit 24, a time scale calculation unit 25, and an atom generation / annihilation rate calculation unit 26, which can calculate each value. .

上記のように、本実施形態では、燃焼モデルが、化学平衡論(CE)と渦消散コンセプトモデル(EDCモデル)とによって構成されている。以下では、本実施形態の燃焼モデルを「EDC/CEモデル」とよぶ。   As described above, in this embodiment, the combustion model is configured by the chemical equilibrium theory (CE) and the vortex dissipation concept model (EDC model). Hereinafter, the combustion model of the present embodiment is referred to as an “EDC / CE model”.

さらに、燃焼解析装置は、図3に示すように、燃焼解析のためのその他の演算を行う制御部30を備えている。この制御部30には、算出された第1化学種及び第2化学種の質量分率が与えられ、燃焼解析のための各種パラメータが算出される。制御部30によって算出された各種パラメータは、第1化学種及び第2化学種の質量分率等の算出に用いられる。
この制御部30は、処理ループを終了させるための収束判定部31、速度と圧力を求める速度・圧力算出部32、温度を算出する温度算出部33、レイノルズ応力・乱流粘性係数を求めるレイノルズ応力・乱流粘性係数算出部34、原子Iの質量分率を求める原子質量分率算出部35、密度を求める密度算出部36を備えている。
Further, as shown in FIG. 3, the combustion analysis apparatus includes a control unit 30 that performs other calculations for combustion analysis. The controller 30 is provided with the calculated mass fractions of the first chemical species and the second chemical species, and calculates various parameters for combustion analysis. Various parameters calculated by the control unit 30 are used for calculating mass fractions of the first chemical species and the second chemical species.
The control unit 30 includes a convergence determination unit 31 for ending the processing loop, a speed / pressure calculation unit 32 for calculating speed and pressure, a temperature calculation unit 33 for calculating temperature, and a Reynolds stress for calculating Reynolds stress / turbulent viscosity coefficient. A turbulent viscosity coefficient calculating unit 34, an atomic mass fraction calculating unit 35 for obtaining the mass fraction of atom I, and a density calculating unit 36 for obtaining the density are provided.

なお、図1のフローチャート及び図2及び図3ブロック図に関連して後に説明する数式は、上記コンピュータの記憶部に格納されたデータ(数式中の各項の値(パラメータ)に対応)に基づき、上記コンピュータの演算部によって演算され、その演算結果は前記記憶部に格納される。   The mathematical formulas described later with reference to the flowchart of FIG. 1 and the block diagrams of FIGS. 2 and 3 are based on data (corresponding to the values (parameters) of each term in the mathematical formula) stored in the storage unit of the computer. The calculation unit of the computer calculates the calculation result, and the calculation result is stored in the storage unit.

[2.燃焼解析方法]
本実施形態に係る燃焼解析装置は、ANSYS社の汎用流体解析ソフトウェアFLUENT(バージョン6.3.26)に対して、本発明の機能をユーザ定義関数(User Defined Function)として組み込むことで実現した。ただし、本発明が適用されるソフトウェアがFLUENTに限定されるものではない。
[2. Combustion analysis method]
The combustion analysis apparatus according to this embodiment is realized by incorporating the function of the present invention as a user-defined function into the general-purpose fluid analysis software FLUENT (version 6.3.26) manufactured by ANSYS. However, software to which the present invention is applied is not limited to FLUENT.

[2.1 支配方程式]
解析対象の燃焼を支配する方程式としては、運動方程式、レイノルズ応力モデル、化学種Jの保存式、エネルギー方程式、気体の状態方程式、温度の算出式があり、具体的には下記の通りである。下記の支配方程式は、燃焼の数値解析の際に演算される。
[2.1 Governing equation]
The equations governing the combustion to be analyzed include the equation of motion, the Reynolds stress model, the chemical species J conservation equation, the energy equation, the gas state equation, and the temperature calculation equation, and are specifically as follows. The following governing equation is calculated in the numerical analysis of combustion.

[2.1.1 運動方程式]
運動方程式は、下記の通りである。前記FLUENTでは、以下の連続の式とナビエストークスの式をSIMPLE 法[Suhas V Patanka. Numerical Heat Transfer and Fluid Flow. Hemisphere Publishing Corporation, 1980 参照]により解く
[2.1.1 Equation of motion]
The equation of motion is as follows. In the above FLUENT, the following continuous equation and Naviestoke's equation are solved by the SIMPLE method [see Suhas V Patanka. Numerical Heat Transfer and Fluid Flow. Hemisphere Publishing Corporation, 1980].

[2.1.2 レイノルズ応力モデル]
本実施形態での解析対象の燃焼は、乱流であるため、乱流モデルとして、以下の式で表されるレイノルズ応力モデルを用いた。
[2.1.2 Reynolds stress model]
Since the combustion to be analyzed in the present embodiment is turbulent, a Reynolds stress model represented by the following equation was used as the turbulent flow model.

ここで、σkの推奨値は0.82である。 Here, the recommended value of σ k is 0.82.

θij,は、以下の式で与えられる。
θij, is given by the following equation.

ここで,θij,1,θij,2 はそれぞれスローターム,ラピッドタームと呼ばれ,それぞれ以下のようにモデル化される。
ここで、C1とC2はモデル定数であり、推奨値はそれぞれ1.8,0.60であり、P=(1/2)×Pkk,C=(1/2)×Ckkである。
Here, θ ij, 1 and θ ij, 2 are referred to as sloterm and rapid term, respectively, and are modeled as follows.
Here, C 1 and C 2 are model constants, and recommended values are 1.8 and 0.60, respectively, and P = (1/2) × P kk and C = (1/2) × C kk is there.

εijは、以下の式で与えられる。
ここで、Cμの推奨値は0.09である。
なお、μは、粘性係数であり、流体が持つ固有の物性値である。一方、μtは、乱流によって生じる拡散の強さを表す指標(乱流による拡散率)であり、乱流モデルによって求められる。
ε ij is given by the following equation.
Here, the recommended value of Cμ is 0.09.
Note that μ is a viscosity coefficient, which is a specific physical property value of the fluid. On the other hand, μ t is an index (diffusivity due to turbulent flow) indicating the intensity of diffusion caused by turbulent flow, and is obtained by a turbulent flow model.

[2.1.3 化学種Jの保存式]
燃焼に係わる化学種Jの質量分率の式はFLUENTにより以下の式で計算される。
[2.1.3 Conservation formula of chemical species J]
The formula for the mass fraction of the chemical species J involved in combustion is calculated by the following formula using FLUENT.

[2.1.4 エネルギー方程式]
エンタルピーは、FLUENTのユーザ定義スカラー(UDS)によって計算される。エネルギー方程式は下記の通りである。
[2.1.4 Energy equation]
Enthalpy is calculated by the user-defined scalar (UDS) of FLUENT. The energy equation is as follows.

[2.1.5 気体の状態方程式]
気体の密度は、次式によって計算される。
[2.1.5 Equation of state of gas]
The density of the gas is calculated by the following formula.

[2.1.6 温度の求め方]
温度は、次式で、FLUENTのUDSにより計算される。
ここで、T0は参照温度で、298.15Kとし、CpmJは化学種Jの平均定圧比熱、hJ0は化学種Jの標準生成エンタルピーを指す。
[2.1.6 How to obtain temperature]
The temperature is calculated by the FLUENT UDS as:
Here, T 0 is a reference temperature, 298.15 K, C pmJ is the average constant pressure specific heat of chemical species J, and h J0 is the standard production enthalpy of chemical species J.

[2.2 EDC/CEモデルの説明]
本実施形態のEDC/CEモデル(渦消散コンセプト・平衡法モデル)は、下記の通りである。なお、以下では、解析対象をH2−air乱流拡散火炎とし、H2をEDCモデルにて計算した場合の例に基づいて説明する。
[2.2 Explanation of EDC / CE model]
The EDC / CE model (vortex dissipation concept / equilibrium method model) of this embodiment is as follows. In the following description, an analysis target is an H 2 -air turbulent diffusion flame, and H 2 is calculated using an EDC model.

a.燃料(ここでは、H2とN2の混合気)の反応速度をEDCデルで計算する。
b.反応後の燃料は化学平衡に達していると仮定し、これを反応物として平衡計算をする。
a. The reaction rate of the fuel (here, a mixture of H2 and N2) is calculated by EDC Dell.
b. Assuming that the fuel after the reaction has reached chemical equilibrium, the equilibrium is calculated using this as a reactant.

前記反応速度は、EDC(渦消散コンセプト)モデルの式で計算する。EDCモデルでは、燃焼は、乱流の微細構造、すなわちファインスケールで起こるものと仮定する。ファインスケールの体積分率は、次式で定義される(I R Gran and B F Magnussen. A numerical study of a bluff-body stabilized diffusion flame .part2. influence of combustion modeling and finite-rate chemistry. Combustion Science Technology, Vol.119, pp. 191_217, 1998. 参照)。
The reaction rate is calculated by an EDC (vortex dissipation concept) model equation. The EDC model assumes that combustion occurs in a turbulent microstructure, ie, fine scale. The fine scale volume fraction is defined by the following equation (IR Gran and BF Magnussen. A numerical study of a bluff-body stabilized diffusion flame .part2. Influence of combustion modeling and finite-rate chemistry. Combustion Science Technology, Vol. 119, pp. 191_217, 1998.).

さらに、反応は次式で表されるタイムスケールで進行するものとする。
Further, the reaction proceeds on a time scale represented by the following formula.

さらに、τ*のタイムスケールで反応が定圧反応容器内で起こるものと仮定し、格子内の現在の化学種と温度を初期条件とし、次の常微分方程式をt=0〜τ*で数値積分する。なお、上記の「格子内」とは、数値解析の対象空間を格子状に分割した小さな空間をいう。数値流体力学では、その分割したそれぞれの空間(格子)に対して、運動方程式や例のずる応力などの方程式を解いていく。この格子は、セルとも呼ばれる。
ここで、Y* J ,R* J はそれぞれファインスケール内の化学種Jの質量分率と反応速度を指し、v' J K とν'' J Kは、それぞれ化学種Jの化学反応式Kにおける正と負の量論係数、XJは化学種Jのモル濃度、kKは化学反応式Kの反応速度定数,KMAXは考慮する反応速度式の数である。Aは頻度因子,Eは活性化エネルギー、βはそれぞれ温度の指数で実験パラメータである.また,式(26)はアレニウスの式と呼ばれ,この式を含む常微分方程式は一般にstiff であることが知られている.この常微分方程式を数値積分するために,本実施形態ではCVODE[S D Cohen and A C Hindmarsh. CVODE User Guide, llnl report edition, 1994. UCRL-MA-118618. 参照] を用いた。
Furthermore, assuming that the reaction takes place in a constant-pressure reactor on the time scale of τ * , the current chemical species and temperature in the lattice are the initial conditions, and the following ordinary differential equation is numerically integrated at t = 0 to τ *. To do. The “inside of the lattice” refers to a small space obtained by dividing the target space for numerical analysis into a lattice shape. In Computational Fluid Dynamics, equations such as equations of motion and stresses are solved for each divided space (grid). This lattice is also called a cell.
Here, Y * J and R * J indicate the mass fraction and reaction rate of the chemical species J in the fine scale, respectively, and v JK and ν JK indicate positive values in the chemical reaction formula K of the chemical species J, respectively. And X J is the molar concentration of species J, k K is the reaction rate constant of chemical reaction equation K, and K MAX is the number of reaction rate equations to be considered. A is a frequency factor, E is an activation energy, β is an index of temperature, and is an experimental parameter. Equation (26) is called Arrhenius' equation, and ordinary differential equations including this equation are generally known to be stiff. In this embodiment, CVODE [refer to SD Cohen and AC Hindmarsh. CVODE User Guide, llnl report edition, 1994. UCRL-MA-118618.] Is used to numerically integrate the ordinary differential equation.

実際の化学種Jの保存式(14)に現れる反応速度は、次式でモデル化される。
The reaction rate appearing in the conservation equation (14) of the actual chemical species J is modeled by the following equation.

また、燃料中のN2の反応速度は、H2に比例すると仮定し、燃料中のN2の質量分率及びH2の質量分率に基づき、次式で計算される。つまり、本実施形態における第2化学種の反応速度算出部22は、燃料中のN2については、式(28)で計算し、燃料中のN2以外の化学種については、式(27)で反応速度を計算する。 Further, the reaction rate of the N 2 in the fuel, and assumed to be proportional to H 2, based on the mass fraction and the mass fraction of H 2 N 2 in the fuel, is calculated by the following equation. That is, the reaction rate calculation unit 22 for the second chemical species in the present embodiment calculates N 2 in the fuel by the equation (28), and for the chemical species other than N 2 in the fuel, the equation (27). Calculate the reaction rate with.

上記の式(27)は、詳細化学反応式を取り入れる場合である。しかし、化学反応式を取り入れず、反応は乱流混合が律速すると仮定すると、化学反応式は総括反応で表される。H2−airを例にとると、H2+1/2O2−>H2Oとなり、このときの燃料であるH2の反応速度は以下の渦消散モデルで計算することができる。
ここで、Yfuel、Yox、Ypはそれぞれ燃料、酸化剤、燃焼生成物の質量分率を指し、AmixとBmixはそれぞれ渦消散モデルの実験パラメータでそれぞれ4.0と0.5である。stは量論酸素燃料質量比を指す。
The above formula (27) is a case where a detailed chemical reaction formula is adopted. However, if the chemical reaction equation is not taken in and the reaction is assumed to be rate-limited by turbulent mixing, the chemical reaction equation is expressed as a general reaction. Taking H 2 -air as an example, H 2 + 1 / 2O 2- > H 2 O, and the reaction rate of H 2 as a fuel at this time can be calculated by the following vortex dissipation model.
Here, Y fuel , Y ox , and Y p indicate the mass fractions of fuel, oxidant, and combustion products, respectively, and A mix and B mix are experimental parameters of the vortex dissipation model, 4.0 and 0.5, respectively. It is. st refers to the stoichiometric oxygen fuel mass ratio.

原子Iの生成または消滅速度は次式で計算される。
さらに、aIJは化学種Jに対する原子Iの数の行列を示す.例えば,化学種H2に対する原子Hの数はaH,H2=2であり、化学種OHに対する原子Hの数はaH,OH=1、原子Oの数は、aO,OH=1となる。
The generation or annihilation rate of atom I is calculated by the following equation.
Furthermore, a IJ represents a matrix of the number of atoms I for the chemical species J. For example, the number of atoms H for the chemical species H2 is aH, H2 = 2, the number of atoms H for the chemical species OH is aH, OH = 1, and the number of atoms O is aO, OH = 1. .

原子Iの保存式は次式で表される。
The conservation formula of atom I is represented by the following formula.

このときのエンタルピーは次式で近似される。
MAXは、燃焼に関与する原子の数である。通常の燃焼場では、H,C,O,Nだけでよい。つまり、IMAX=4となる。
The enthalpy at this time is approximated by the following equation.
I MAX is the number of atoms involved in combustion. In a normal combustion field, only H, C, O, and N are required. That is, I MAX = 4.

本実施形態のEDC/CEモデルでは、さらにNを調節するパラメータを有する。
このNCTRLの値を変化させることで、平衡計算による計算結果を調整できる。
平衡計算のためのプログラムは、ギブス自由エネルギー極小化法[JSME, editor. JSME Combustion Handbook. JSME, 2002. 参照]の理論に基づいたNASAのCEA[S Gordon and B Mc Bride. Computer program for calculations of complex equilibrium compositions and applications. NASA Reference Publication, No. 1311, 1994. 参照]をベースに作成し、これをUDFとしてFLUENTに組み込んだ。
The EDC / CE model of this embodiment further has a parameter for adjusting N.
By changing the value of NCTRL, the calculation result by the equilibrium calculation can be adjusted.
The program for equilibrium calculation is the NASA CEA [S Gordon and B Mc Bride. Computer program for calculations of the Gibbs free energy minimization method [JSME, editor. JSME Combustion Handbook. This was created based on NASA Reference Publication, No. 1311, 1994. This was incorporated into FLUENT as UDF.

[2.3 処理手順]
図1に戻り、燃焼解析の処理手順を説明する。ここでは、後述の図6の「Case3」の例に則して処理手順を説明する。なお、図1のフローチャートにおいて、ステップa,b,d,e,及びgの部分が、EDC/CEモデルである。また、ステップaがEDCモデルの部分、bがCEの部分、d,e,gがそれ以外で化学種の保存式や温度計算などを行っている部分である。その他のステップc,f,h,iは、FLUENTから提供される機能を利用した。
[2.3 Processing procedure]
Returning to FIG. 1, the processing procedure of combustion analysis will be described. Here, the processing procedure will be described in accordance with an example of “Case 3” in FIG. In the flowchart of FIG. 1, the parts of steps a, b, d, e, and g are EDC / CE models. Step a is a part of the EDC model, b is a part of CE, and d, e, and g are parts other than the above, where chemical species conservation formulas and temperature calculations are performed. The other steps c, f, h, and i utilized functions provided by FLUENT.

このEDC/CEモデルにおいて考慮する化学種は、H2,O2,H2O,OH,H,O,HO2,N,N2である。そして、第1化学種設定部11では、これらの化学種のうち、第1化学種として、H2O,O2,HO2,N,N2が設定(選択)されているものとする。また、第2化学種設定部21では、残りの化学種であるH2,H,O,OHが第2化学種として設定(選択)されているものとする。 Chemical species considered in this EDC / CE model are H 2 , O 2 , H 2 O, OH, H, O, HO 2 , N, and N 2 . In the first chemical species setting unit 11, it is assumed that H 2 O, O 2 , HO 2 , N, and N 2 are set (selected) as the first chemical species among these chemical species. In the second chemical species setting unit 21, the remaining chemical species H 2 , H, O, and OH are set (selected) as the second chemical species.

ステップa:
ステップaでは、EDCモデルの反応速度算出部22によって、第2化学種であるH2,H,O,OH(J=H2,H,O,OH)の反応速度RJを求める。この演算は、式(24)〜(29)に基づいて行われる。
また、EDCモデルの原子の生成/消滅速度算出部26では、上記の反応速度から、式(30)に基づき、原子Iの生成または消滅速度を求める。
また、EDCモデルでは、ファインスケールの体積分率算出部24が、式(22)に基づき体積分率を求め、タイムスケール算出部25が、式(23)に基づきタイムスケールを求める。
Step a:
In step a, the reaction rate calculation unit 22 of the EDC model obtains the reaction rate R J of H 2 , H, O, and OH (J = H 2 , H, O, and OH) as the second chemical species. This calculation is performed based on the equations (24) to (29).
Also, the atom generation / annihilation rate calculation unit 26 of the EDC model obtains the generation or extinction rate of the atom I based on the equation (30) from the above reaction rate.
In the EDC model, the fine scale volume fraction calculating unit 24 calculates the volume fraction based on the equation (22), and the time scale calculating unit 25 calculates the time scale based on the equation (23).

ステップb:
ステップbでは、CE(ギブス自由エネルギー極小化法)の質量分率算出部12によって、第1化学種であるH2O,O2,HO2,N,N2についての平衡計算を行う。この平衡計算では、原子I(I=C,H,O,N)の質量分率dIを燃焼反応物とし、燃焼前後で式(32)のエンタルピーは変化しないことを条件に、第1化学種であるH2O,O2,HO2,N,N2の質量分率(生成量)YH2O,YO2,YHO2,YN,YN2を求める。
Step b:
In step b, the equilibrium calculation for the first chemical species H 2 O, O 2 , HO 2 , N, and N 2 is performed by the mass fraction calculation unit 12 of CE (Gibbs free energy minimization method). In this equilibrium calculation, the first chemistry is assumed on the condition that the mass fraction d I of the atom I (I = C, H, O, N) is a combustion reaction product and the enthalpy of the equation (32) does not change before and after combustion. Mass fractions (production amounts) Y H2O , Y O2 , Y HO2 , Y N , Y N2 of the seeds H 2 O, O 2 , HO 2 , N, N 2 are determined.

ステップc:
ステップcでは、速度・圧力算出部32が、SIMPLE法(式(1)〜(2))に基づき、速度と圧力を求める。
Step c:
In step c, the speed / pressure calculation unit 32 obtains the speed and pressure based on the SIMPLE method (Equations (1) to (2)).

ステップd:
ステップdでは、温度算出部33が、エネルギー方程式(式(17))を解き、これから求まるエンタルピーから、式(21)に基づき、温度を求める。
Step d:
In step d, the temperature calculation unit 33 solves the energy equation (formula (17)), and obtains the temperature based on the formula (21) from the enthalpy obtained from this.

ステップe:
ステップeでは、第2化学種の質量分率算出部23が、ステップaで求めた第2化学種の反応速度RJそれぞれを、対応する第2化学種Jの保存式(式(14))のRJに代入し、第2化学種であるH2,H,O,OHの質量分率(生成量)YH2,YH,YO,YOHを求める。
Step e:
In step e, the mass fraction calculating unit 23 of the second chemical species uses the reaction rate R J of the second chemical species obtained in step a as a corresponding conservation formula of the second chemical species J (formula (14)). of substituting the R J, a second species H 2, H, O, the mass fraction of OH (generation amount) Y H2, Y H, Y O, obtains the Y OH.

ステップf:
ステップfでは、レイノルズ応力・乱流粘性係数算出部34が、レイノルズ応力モデルに基づき、レイノルズ応力と乱流粘性係数を求める(式(3)〜(13))。なお、レイノルズ応力は、運動方程式に現れる。また、乱流粘性係数は、エネルギー方程式、化学種Jの保存式、原子Iの保存式に現れる。
Step f:
In step f, the Reynolds stress / turbulent viscosity coefficient calculator 34 obtains the Reynolds stress and the turbulent viscosity coefficient based on the Reynolds stress model (equations (3) to (13)). Reynolds stress appears in the equation of motion. Further, the turbulent viscosity coefficient appears in the energy equation, the conservation equation of the chemical species J, and the conservation equation of the atom I.

ステップg:
ステップgでは、原子質量分率算出部35が、ステップaで求めた原子I(I=C,H,O,N)の生成/消滅速度RIそれぞれを、対応する原子Iの保存式(式(31))に代入し、原子Iの質量分率dIを求める。
Step g:
In step g, the atomic mass fraction calculation unit 35 sets the generation / annihilation rate R I of the atom I (I = C, H, O, N) obtained in step a to the corresponding atom I conservation formula (formula (31)) and determine the mass fraction d I of atom I.

ステップh:
ステップhでは、密度算出部36が、化学種Jの質量分率YJと圧力から、式(20)に基づき、密度を求める。
Step h:
In step h, the density calculation unit 36 obtains the density from the mass fraction Y J of the chemical species J and the pressure based on the equation (20).

ステップi:
ステップiでは、収束判定部31が、図1のステップa〜hの処理ループを終了させるために、収束判定を行う。
収束判定は、運動方程式、レイノルズ応力モデル、エネルギー方程式、化学種Jの保存式、原子Iの質量分率の式が正しい解に到達したかを判定する誤差判定である。
この収束判定は、FLUENTが本来有する機能によって自動的に実行される。FLUENTが採用している有限体積法をベースとしているSIMPLE法では、離散化後、セルPにおける任意の変数の保存式は、次式のように表される。
ここで、apは中心係数、anbは隣接セルの各影響係数、bは生成項S=Sc+Sの式中の定数部分Scを指す。式(34)では次式が成り立つ。
Step i:
In step i, the convergence determination unit 31 performs convergence determination in order to end the processing loop of steps a to h in FIG.
The convergence determination is an error determination for determining whether the equation of motion, the Reynolds stress model, the energy equation, the conservation equation of the chemical species J, and the mass fraction equation of the atom I have reached a correct solution.
This convergence determination is automatically executed by a function inherent to FLUENT. In the SIMPLE method based on the finite volume method adopted by FLUENT, after discretization, a storage equation for an arbitrary variable in the cell P is expressed as the following equation.
Here, a p is a center coefficient, a nb is each influence coefficient of an adjacent cell, and b is a constant part S c in the expression S = S c + S . In the equation (34), the following equation is established.

さらに、このときのφの残差は次式で表される。
FLUENTでは、各変数φについて、この残差が一定の値以下(通例で、1.0×10-3〜1.0×10-6)になるまで、計算を続ける。
Furthermore, the residual of φ at this time is expressed by the following equation.
In FLUENT, the calculation is continued for each variable φ until the residual becomes a certain value or less (typically, 1.0 × 10 −3 to 1.0 × 10 −6 ).

[3.実施例と比較例の計算条件]
本実施形態のEDC/CEモデルによる計算精度を確かめるために、水素噴流火炎の計算(実施例と比較例)を行った。図4に計算領域と境界条件を示す。計算条件は高城・古藤の水素噴流火炎の実験[Toshimi Takagi and Satoru Kotou. A prediction of flow and combustion in turbulent diffusion flame in japanese. Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, Series B, Vol. 48, No. 436, 1981. 参照] に準ずるものとした。
半径が2.45mmの円筒形ノズルから水素と窒素のモル比が0.4:0.6の燃料が55.4m/sで噴出されるものとし、周囲流は空気とした。空気については初めから平衡状態であるとし、モル比でdO:dN=0.21:0.79を入り口条件として与える。
[3. Calculation conditions of examples and comparative examples]
In order to confirm the calculation accuracy by the EDC / CE model of this embodiment, the hydrogen jet flame was calculated (Example and Comparative Example). FIG. 4 shows calculation areas and boundary conditions. Calculation conditions are experiments of hydrogen jet flames in Takagi and Koto [Toshimi Takagi and Satoru Kotou. A prediction of flow and combustion in turbulent diffusion flame in japanese. Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, Series B, Vol. 48, No. 436, 1981.].
A fuel having a hydrogen / nitrogen molar ratio of 0.4: 0.6 was ejected from a cylindrical nozzle having a radius of 2.45 mm at a rate of 55.4 m / s, and the ambient flow was air. It is assumed that air is in an equilibrium state from the beginning, and a molar ratio of dO: dN = 0.21: 0.79 is given as an inlet condition.

さらに,燃料と周囲流の温度はともに300Kとし、計算結果を比較する場所は、中心軸上とノズルから60mmと160mmの地点の断面上とした。全ての方程式に二次精度の風上差分を適用し、図4の中心線を軸とした軸対象流れとし、乱流モデルとしてレイノルズ応力モデルを使用した。   Furthermore, the temperature of the fuel and the ambient flow were both 300 K, and the places where the calculation results were compared were on the central axis and on the cross sections at 60 mm and 160 mm from the nozzle. A quadratic accuracy upwind difference was applied to all equations to obtain an axial flow with the center line of FIG. 4 as an axis, and a Reynolds stress model was used as a turbulent flow model.

図5に今回実行した計算(実施例と比較例)の代表的なシミュレーション条件(Case1,3,4)を示す。なお、Case2は欠番である。
また、図6に、上記計算で使用した化学反応式を示す。
このEDC/CEモデルにおいて考慮する化学種は、H2,O2,H2O,OH,H,O,HO2,N,N2である。
FIG. 5 shows typical simulation conditions (Case 1, 3, 4) of the calculations (examples and comparative examples) executed this time. Case 2 is a missing number.
FIG. 6 shows the chemical reaction formula used in the above calculation.
Chemical species considered in this EDC / CE model are H 2 , O 2 , H 2 O, OH, H, O, HO 2 , N, and N 2 .

図5のCase1(比較例)では、燃焼モデルとして従来のEDCモデルを採用した。
このCase1のEDモデルでは、図6に示す化学反応式を用いた。
Case3(実施例)では、H2,H,O,OHの化学種(第2化学種)のみ反応速度を考慮し、残りの化学種は第1化学種とし、平衡法で計算をした。
Case4(実施例)では、OHが関わる図6の1〜8,11,13の化学反応式を考慮し、さらに、H2については、混合律速を仮定し、式(29)で評価した。
In Case 1 of FIG. 5 (comparative example), a conventional EDC model is employed as a combustion model.
In the Case 1 ED model, the chemical reaction formula shown in FIG. 6 was used.
In Case 3 (Example), only the chemical species (second chemical species) of H 2 , H, O, and OH were considered, the remaining chemical species were the first chemical species, and the calculation was performed by the equilibrium method.
In Case 4 (Example), the chemical reaction formulas 1 to 8, 11 and 13 in FIG. 6 relating to OH were considered, and further, H 2 was evaluated by formula (29) assuming mixing rate limiting.

[4.実施例及び比較例の計算結果と実験値との比較]
[4.0.1 乱流エネルギーk、平均速度U、主要化学種の中心軸上での比較]
図7に、図4の中心線(中心軸)上における乱流エネルギーk、平均流速Uの分布を示し、図8に化学種と温度Tの分布を示す。
図7において、乱流エネルギーkを見ると、実験値(EXP)ではL=180あたりまで緩慢に増えるのに対して、Case1,3では,L=100付近に向けて急激に増えて、ここを境に減少している。過去の計算例[Toshimi Takagi and Satoru Kotou. A prediction of flow and combustion in turbulent diffusion flame in japanese. Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, Series B, Vol. 48, No. 436, 1981.][ Kimio Iino, Shinji Murakami, and Hoshitaka Kikkawa. Numerical simulation of high pressure methane-oxygen coaxial turbulent nonpremixed flames. Journal of High Temperature Society, Vol. 31, pp. 112_121, 2005.] においても、平均流速Uの実験値との整合性は良いが、kについてはシミュレーション値が過大評価されることが報告されている.この乱流拡散火炎のkの過大評価を改善するためには,より高精度な乱流モデルのLESモデルを選択することや,レイノルズ応力モデルを改善する必要がある。
[4. Comparison of Calculation Results and Experimental Values of Examples and Comparative Examples]
[4.0.1 Comparison of turbulent energy k, average velocity U, and main chemical species on the central axis]
7 shows the distribution of the turbulent energy k and the average flow velocity U on the center line (center axis) of FIG. 4, and FIG. 8 shows the distribution of the chemical species and the temperature T.
In FIG. 7, when turbulent energy k is seen, the experimental value (EXP) slowly increases to around L = 180, whereas in Cases 1 and 3, it rapidly increases toward L = 100. It is decreasing at the border. Past Calculation Examples [Toshimi Takagi and Satoru Kotou. A prediction of flow and combustion in turbulent diffusion flame in japanese. Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, Series B, Vol. 48, No. 436, 1981.] [Kimio Iino , Shinji Murakami, and Hoshitaka Kikkawa. Numerical simulation of high pressure methane-oxygen coaxial turbulent nonpremixed flames. Journal of High Temperature Society, Vol. 31, pp. 112_121, 2005. It is reported that the simulation value is overestimated for k. In order to improve the overestimation of k of this turbulent diffusion flame, it is necessary to select a more accurate LES model of the turbulent flow model or to improve the Reynolds stress model.

ここでは、全てのケースで中心軸上で温度の最大値の位置が一致するように図5のRSMのパラメータを選んだ。実験ではノズルから150mm付近で温度は最大値の約1600Kをとる。Case3のH2Oと温度の最大値は、それぞれ18.9%、1556Kとなっており,実験値(EXP)でH2Oと温度の最大値の約18.35%、約1600Kとなっている。 Here, the parameters of the RSM in FIG. 5 are selected so that the position of the maximum temperature value on the central axis matches in all cases. In the experiment, the temperature takes a maximum value of about 1600 K around 150 mm from the nozzle. The maximum value of between H 2 O and the temperature of Case3 is 18.9 percent, respectively, has a 1556K, approximately 18.35% of between H 2 O and the maximum value of the temperature in the experimental value (EXP), is about 1600K Yes.

[4.0.2 乱流エネルギー、平均速度、主要化学種,温度のL=60での比較]
図9に、L=60での半径方向のk,U、図10に、化学種と温度Tの分布を示す。図9のCase3、Case1のUは、実験値(EXP)でのUと良く一致している。しかし、kについては中心軸上の分布と同じく実験値(EXP)と差異が見られる。図10 を見ると、R=6mm付近の温度、H2OについてCase3、Case1ともにEXPとの誤差が大きい。R=6mm付近ではT,H2OのEXPとの誤差は大きいがそれ以外の領域ではEXPとの一致が良好なためである.
また、Case1,3ともにR=6mm付近の温度を正しく予測できておらず,両者ともに似た予測値を示していることから,この付近のTの誤差は燃焼モデルを起因とする誤差ではないと推測できる。
[4.0.2 Comparison of turbulent energy, average velocity, main chemical species, and temperature at L = 60]
9 shows k and U in the radial direction at L = 60, and FIG. 10 shows the distribution of chemical species and temperature T. The U of Case 3 and Case 1 in FIG. 9 agrees well with the U in the experimental value (EXP). However, k is different from the experimental value (EXP) as in the distribution on the central axis. When FIG. 10 is seen, the error with EXP is large for both Case 3 and Case 1 with respect to a temperature around R = 6 mm and H 2 O. This is because the error with EXP of T and H 2 O is large in the vicinity of R = 6 mm, but the agreement with EXP is good in other regions.
In addition, since Cases 1 and 3 were not able to correctly predict temperatures around R = 6 mm, and both showed similar prediction values, the T error in the vicinity was not an error caused by the combustion model. I can guess.

[4.0.3 乱流エネルギー、平均速度、主要化学種、温度のL=160での比較]
図11にL=160での半径方向のk,U、図12に化学種と温度Tの分布を示す。
図11を見ると、Rが大きくなるにつれて、Case1,3のUの予測値と実験でのUとの間の差異が大きくなる。この差異が存在する部分で拡散が大きく評価されれば、Uは拡散するので図11中のCase1,3によるUは小さくなると予測できる.このことから、この部分での差異は乱流拡散を実験よりも小さく見積もっていることが原因と推測される。さらにこの差異を改善するためには,より高精度な乱流モデルのLESモデルを選択することや、レイノルズ応力モデルを改善すればよい。また、図812を見ると、Case1,3の温度をEPXと比較するとRが大きくなるにつれて(火炎の外側へいくにつれて)Case1,3のTの予測値と実験でのTとの間の差異が大きくなる。これは、上記のU と同じく拡散を小さく見積もっていることと、さらにいえば、Uが大きいためH2Oが流されてしまったことが原因と考える。
[4.0.3 Comparison of turbulent energy, average velocity, main chemical species, temperature at L = 160]
FIG. 11 shows k and U in the radial direction at L = 160, and FIG. 12 shows the distribution of chemical species and temperature T.
Referring to FIG. 11, as R increases, the difference between the predicted value of U for Cases 1 and 3 and U in the experiment increases. If diffusion is greatly evaluated in a portion where this difference exists, U is diffused, so it can be predicted that U due to Cases 1 and 3 in FIG. From this, the difference in this part is presumed to be caused by estimating turbulent diffusion smaller than the experiment. In order to further improve this difference, it is only necessary to select a more accurate LES model of a turbulent flow model or to improve the Reynolds stress model. Referring to FIG. 812, when the temperature of Case 1 and 3 is compared with EPX, the difference between the predicted value of T for Case 1 and 3 and the experimental T is increased as R increases (goes to the outside of the flame). growing. This is considered to be caused by the fact that the diffusion is estimated as small as U, and further that H 2 O has been flowed because U is large.

[4.1 ラジカル類のEDC モデルとの比較]
[4.1.1 中心軸上]
図13,14に中心軸上でのOHとHのEDC/CEモデルとEDCモデルによる予測値を表す。図5にまとめたとおり、図5のCase1はEDCモデル(比較例)、Case3,4はEDC/CEモデル(実施例)での計算値を表す。Case3,4の違いはEDCモデルで考慮する化学種の数の違いである。Case3 はH2,H,O,OHの反応速度をEDCモデルで考慮しているのに対し、Case4はOHのみを考慮している。
図13に示すように、OHの予測値を見ると、Case1,3,4との計算結果を比較するとL=50付近とL=200付近で差異が見られるが,それ以外の領域では整合性は良い.
これは、Case3,4ともにOHが式(22)〜(27)で示されるEDCモデルの理論で計算されているからである。
[4.1 Comparison with EDC model of radicals]
[4.1.1 On central axis]
13 and 14 show the OH and H EDC / CE models on the central axis and the predicted values based on the EDC model. As summarized in FIG. 5, Case 1 in FIG. 5 represents a calculated value in an EDC model (comparative example), and Cases 3 and 4 represent a calculated value in an EDC / CE model (example). The difference between Cases 3 and 4 is the difference in the number of chemical species considered in the EDC model. Case 3 considers the reaction rate of H 2 , H, O, and OH in the EDC model, whereas Case 4 considers only OH.
As shown in FIG. 13, when looking at the predicted value of OH, when comparing the calculation results with Cases 1, 3, and 4, there is a difference between L = 50 and L = 200, but in other regions, consistency is observed. is good.
This is because OH is calculated by the EDC model theory expressed by the equations (22) to (27) in both cases 3 and 4.

図14に示すように、Hの予測値ではL=150まではCase1とCase3が良く一致している。しかし、L=150以降はCase3のHの予測値がCase1による予測値より小さく見積もるという差異が見られる。この差異は、H2O,O2,HO2の反応速度をEDCモデルで考慮しなかったことが原因と考えられる。Case1とCase4 を比較すると、Case4ではHをCase1より低く見積もっている。 As shown in FIG. 14, in the predicted value of H, Case 1 and Case 3 are in good agreement until L = 150. However, after L = 150, there is a difference that the predicted value of H of Case 3 is estimated to be smaller than the predicted value of Case 1. This difference is considered due to the fact that the reaction rates of H 2 O, O 2 , and HO 2 were not considered in the EDC model. Comparing Case1 and Case4, Case4 estimates H lower than Case1.

[4.1.2 L=60]
図16,15にL60でのOHとHのEDC/CEモデルとCase1のEDCモデルによる予測値を表す。
図16に示すOHの予測値を見ると、Case1とCase3,4との計算結果を比較するとR=7付近まで良く一致しているが、それ以降ではEDC/CEモデルとEDCモデルの予測値に若干の差異が見られる。概ねCase1,3,4ともに近い予測値を示しているといえる。これは、Case3,4ともにOHについて反応速度を考慮したからである。
図15に示すHの予測値では、Case1とCase3を比較すると、R=0付近とR=6以降で若干の誤差が見られる。しかし、概ね両者の一致は良好である。
Case4のHの予測値はCase1に比べ、R=0付近では多く見積もり、R=8付近を堺にしてCase1の予測値より低く見積もるようになる。
[4.1.2 L = 60]
FIGS. 16 and 15 show prediction values based on the EDC / CE model of OH and H and the EDC model of Case 1 at L60.
Looking at the predicted values of OH shown in FIG. 16, when the calculation results of Case 1 and Cases 3 and 4 are compared, they agree well up to around R = 7, but thereafter, the predicted values of the EDC / CE model and the EDC model are the same. There are some differences. It can be said that Cases 1, 3, and 4 have almost the same predicted values. This is because the reaction rate was considered for OH in both Cases 3 and 4.
In the predicted value of H shown in FIG. 15, when Case 1 and Case 3 are compared, some errors are observed near R = 0 and after R = 6. However, the agreement between the two is generally good.
The predicted value of H of Case 4 is estimated more in the vicinity of R = 0 than in Case 1, and is estimated to be lower than the predicted value of Case 1 in the vicinity of R = 8.

[4.1.3 L=160]
図18,17にL=160でのOHとHのEDC/CEモデルとEDCモデルによる予測値を示す。
図18のOHの予測値で、Case1,3,4との計算結果を比較すると、3者は似たグラフの傾きを示しているといえる。
図17のHの予測値では、Case1,3は良く一致している。Case4のHの予測値はCase1に比べ、R=0付近では多く見積もり、R=13付近を堺にしてCase1の予測値より低く見積もるようになる。HはR=17付近で完全に消費されている。
[4.1.3 L = 160]
18 and 17 show the OH and H EDC / CE model at L = 160 and the predicted values based on the EDC model.
Comparing the calculation results of Cases 1, 3, and 4 with the predicted values of OH in FIG. 18, it can be said that the three show similar graph slopes.
In the predicted value of H in FIG. 17, Cases 1 and 3 are in good agreement. The predicted value of H of Case 4 is estimated more in the vicinity of R = 0 than in Case 1, and is estimated to be lower than the predicted value of Case 1 with R = 13 as a trap. H is completely consumed around R = 17.

[5 考察]
[5.1 実施例の燃焼モデルと従来の燃焼モデルとの対比]
従来のEDCモデルは乱流拡散火炎において詳細な化学反応式を考慮することができ、多成分系の反応を取り扱える。一方で、実施例に係るEDC/CEモデルは化学反応式と化学平衡法の両方を用いて多成分系の反応を取り扱う。ここでは、EDCモデルと本実施例のモデルの計算値を比較し,両者の特徴について議論する。
[5 Discussion]
[5.1 Comparison of Combustion Model of Example and Conventional Combustion Model]
The conventional EDC model can consider a detailed chemical reaction formula in a turbulent diffusion flame, and can handle a multi-component reaction. On the other hand, the EDC / CE model according to the example handles multi-component reactions using both chemical reaction equations and chemical equilibrium methods. Here, the calculated values of the EDC model and the model of this embodiment are compared, and the characteristics of both are discussed.

EDCモデルでは,特定の化学種の発生量を調節するためには化学反応式の数を増やしたり、化学反応式中の実験パラメータとEDCモデルのCτ ,Cξ などのパラメータを調節する。しかし、これらのパラメータの組み合わせは多く、化学反応式の数を増やすとパラメータの数も増える。一方、実施例のモデルはEDCモデルのパラメータと任意の化学反応式を考慮するだけで良いので、調節はEDCデルより簡便である。 In the EDC model, in order to adjust the generation amount of a specific chemical species, the number of chemical reaction formulas is increased, or experimental parameters in the chemical reaction formulas and parameters such as C τ and C ξ of the EDC model are adjusted. However, there are many combinations of these parameters, and the number of parameters increases as the number of chemical reaction equations increases. On the other hand, since the model of the embodiment only needs to consider the parameters of the EDC model and an arbitrary chemical reaction formula, the adjustment is simpler than the EDC Dell.

また、EDC/CEモデルでは考慮すべき化学反応式はシミュレーションの実行者の要求する計算精度に従う。
例えば、Caseのように任意の化学種(ここではOH) について計算精度が必要であれば、その化学種について反応速度で考慮する。また、Case3のように他の化学種についても計算精度が必要ならば,他の化学種についても化学反応式を考慮する。こうすることで、EDC/CEモデルの計算結果はEDCモデルの計算結果に近づけることができる。EDC/CEモデルでは、仮に平衡法で化学種を一つも考慮せず,全ての化学種をEDCモデルで考慮したとすると、EDC モデルと同じになる。Case4で計算したラジカル類はEDC モデルの計算結果と比較すると、OHについては良い一致を見せた。しかし、Hについては定量的な一致は見せなかった。
In the EDC / CE model, the chemical reaction formula to be considered follows the calculation accuracy required by the person who performs the simulation.
For example, if calculation accuracy is required for an arbitrary chemical species (in this case, OH) such as Case, the chemical species is considered in the reaction rate. If calculation accuracy is required for other chemical species such as Case 3, the chemical reaction formula is also considered for other chemical species. By doing so, the calculation result of the EDC / CE model can be brought close to the calculation result of the EDC model. The EDC / CE model is the same as the EDC model if all chemical species are considered in the EDC model without considering any chemical species in the equilibrium method. The radicals calculated by Case 4 showed good agreement with OH when compared with the calculation results of the EDC model. However, there was no quantitative agreement for H.

とはいえ、図15,17 を見ると、Hについても発生や消滅の傾向は捉えられていると考える。このことから、EDC/CEモデルの使い方としては,数値解析の初段階ではCase4のように必要な化学種のみにEDCモデルによる反応速度計算を適用し、その後、他の化学種について精度が必要となれば、Case3のようにEDCモデルで考慮する化学種を増やしていけばよい。EDC/CEモデルの適用としては,例えば、サーマルNOxを次の化学反応式で表される拡大ゼルドヴィッチ機構にて計算する際にH,O,OH については平衡法で考慮し、NOxについてはEDCモデルで考慮するといった使い方ができる。 However, when looking at FIGS. 15 and 17, it is considered that the tendency of occurrence and disappearance of H is captured. For this reason, in the first stage of numerical analysis, the EDC / CE model must be applied to only the necessary chemical species such as Case 4, and then the other chemical species must be accurate. If so, the chemical species considered in the EDC model, such as Case 3, may be increased. As an application of the EDC / CE model, for example, when calculating thermal NO x with the extended Zeldovich mechanism expressed by the following chemical reaction formula, H, O, OH are considered by the equilibrium method, and NO x is It can be used in consideration of the EDC model.

他のEDC/CEモデルの適用としては,乱流拡散火炎の詳細化学反応式を構築するためにも有用である。すなわち、Case4のように燃料の反応速度にだけEDCモデルを適用し、他の化学種については平衡法を適用する。その後、燃焼場への寄与が大きいと推定される化学種について化学反応式を追加していく。燃焼場への寄与の大きさについては、平衡法で求まる予測値を参照すれば推測できる。   As an application of other EDC / CE models, it is also useful for constructing detailed chemical reaction equations for turbulent diffusion flames. That is, the EDC model is applied only to the fuel reaction rate, as in Case 4, and the equilibrium method is applied to other chemical species. After that, chemical reaction formulas will be added for chemical species that are estimated to contribute significantly to the combustion field. The magnitude of the contribution to the combustion field can be estimated by referring to the predicted value obtained by the equilibrium method.

[5.1.1 計算時間について]
EDC/CEモデルにおいて、平衡法では考慮する元素の数+1を未知数とした非線形の連立方程式を解く。通常の燃焼場ではC,H,O,N+1で5元となる。一方でEDCモデルは考慮する化学種の数を未知数とした常微分連立方程式を解く。化学反応式が増え、考慮する化学種が増えるにつれ、常微分の連立方程式を解くための計算時間も増える。それに対して、平衡法では常に5元であり、反応物の濃度によって収束までの時間に差異はあるものの、EDC モデルより計算時間の増減は顕著ではない。また、EDC/CEモデルでは、平衡法で考慮する化学種については化学種Jの保存式(14)を計算する必要がない。EDCモデルでは考慮する全ての化学種について化学種Jの保存式を解く必要がある。このために、EDCモデルでは考慮する化学種が増えるにつれ、解くべき化学種の保存式の数も増えるため計算時間は増加する。このような理由から、計算に考慮する化学種の数が多ければ多いほど、EDC/CEモデルはEDCモデルより高速であるといえる。
[5.1.1 Calculation time]
In the EDC / CE model, the equilibrium method solves a nonlinear simultaneous equation with the number of elements to be considered + 1 being an unknown. In a normal combustion field, C, H, O, and N + 1 are 5 elements. On the other hand, the EDC model solves simultaneous differential equations with the number of chemical species to be considered as unknowns. As the number of chemical reaction equations increases and the number of chemical species to consider increases, the calculation time for solving simultaneous differential simultaneous equations also increases. On the other hand, the equilibrium method is always 5 yuan, and although there is a difference in the time to convergence depending on the concentration of the reactants, the increase or decrease in calculation time is not significant compared to the EDC model. In the EDC / CE model, it is not necessary to calculate the conservation formula (14) of the chemical species J for the chemical species considered in the equilibrium method. In the EDC model, it is necessary to solve the conservation formula of the chemical species J for all the chemical species considered. For this reason, in the EDC model, as the number of chemical species to be considered increases, the number of chemical species conservation equations to be solved also increases, so that the calculation time increases. For this reason, it can be said that the larger the number of chemical species considered in the calculation, the faster the EDC / CE model is than the EDC model.

[5.1.2 EDC/CEの適用範囲]
EDC/CEモデルの適用できる燃焼場は、例えば、乱流拡散火炎である。つまり、流れ場は乱流であり、燃料と酸化剤が別々の場所から流入する。また、反応速度の計算にEDCモデルを使用しているため化学種の予測精度は最も良い精度でもEDCモデルと同じとなる。NOxなどの非平衡性の強い化学種に対して平衡法を適用すると予測制度が低下するので、このような化学種についてはEDC モデルで反応速度を計算しなければならない。
[5.1.2 EDC / CE application range]
A combustion field to which the EDC / CE model can be applied is, for example, a turbulent diffusion flame. That is, the flow field is turbulent and the fuel and oxidant flow from separate locations. Further, since the EDC model is used for calculating the reaction rate, the prediction accuracy of the chemical species is the same as that of the EDC model even at the best accuracy. If the equilibrium method is applied to chemical species with strong non-equilibrium such as NO x , the prediction system is lowered. Therefore, for these chemical species, the reaction rate must be calculated using an EDC model.

また、最終的に生じる生成物、例えばH2OやCO2については平衡法で考慮する。燃焼によって主に生成する化学種を定めることで、平衡法の計算を安定化させるためである。言い換えれば、燃焼生成物の化学種の大部分を平衡法で計算し,精度が必要な化学種に限って補助的にEDCモデルを取り入れることが好ましい。また、EDC/CEモデルではアレニウスの式を使っており、アレニウスの式は温度に依存するのでしばしば消炎が起こる。この問題については,燃料の反応速度についてアレニウスの式を考慮しない、式(29)を使うと回避できる。 In addition, final products such as H 2 O and CO 2 are considered in the equilibrium method. This is to stabilize the calculation of the equilibrium method by determining the chemical species mainly generated by combustion. In other words, it is preferable to calculate the majority of the chemical species of the combustion product by the equilibrium method and to incorporate the EDC model only for chemical species that require accuracy. The EDC / CE model uses the Arrhenius equation, and the Arrhenius equation often depends on temperature, so that extinction often occurs. This problem can be avoided by using equation (29) that does not consider the Arrhenius equation for the fuel reaction rate.

[6 結論」
結論として、実施例に係るEDC/CEモデルの特徴と、その比較・検討についてまとめる。
(1)詳細化学反応式を必要とせず全ての化学種の生成量を予測でき,任意の化学種について化学反応式を取り入れることでEDCモデルと同程度の精度で計算することができる。
(2)H2Oなどの最終生成物だけでなく、OH,O,Hなどの中間生成物も予測することができ,これとゼルドビィッチ機構などの既存のモデルと組み合わせることでNOxなどの生成量の予測などの応用が可能である。
(3)乱流混合・燃焼をEDCモデルにより評価しているので,化学反応式を考慮し化学反応に乱流と温度の影響を取り入れることができる。
[6 Conclusion]
As a conclusion, the characteristics of the EDC / CE model according to the embodiment and its comparison / examination are summarized.
(1) The generation amount of all chemical species can be predicted without requiring a detailed chemical reaction formula, and calculation can be performed with the same degree of accuracy as the EDC model by incorporating the chemical reaction formula for any chemical species.
(2) Not only final products such as H 2 O but also intermediate products such as OH, O, and H can be predicted, and combined with existing models such as the Zeldvich mechanism to generate NO x and the like Applications such as quantity prediction are possible.
(3) Since the turbulent mixing / combustion is evaluated by the EDC model, the influence of turbulent flow and temperature can be taken into the chemical reaction in consideration of the chemical reaction formula.

さらに、実験値(EXP)、従来のEDCモデルによる予測値との比較・検討についてまとめる。
(1)H2,O2,H2Oについて、EDC/CEモデルによる予測値は、実験値とEDC モデルによる予測値と一致する。
(2)ラジカル類である、OH,Hについては反応速度を考慮することで、EDCモデルの予測値と良い一致を見せるようになる。
(3)多くの化学種について反応速度を考慮すると、EDCモデルによる予測値に近づく。
Furthermore, comparison and examination of experimental values (EXP) and predicted values based on the conventional EDC model will be summarized.
(1) For H 2 , O 2 , and H 2 O, the predicted values based on the EDC / CE model agree with the experimental values and the predicted values based on the EDC model.
(2) For OH and H, which are radicals, the reaction rate is taken into consideration, and a good agreement with the predicted value of the EDC model is exhibited.
(3) Considering the reaction rate for many chemical species, it approaches the predicted value by the EDC model.

なお、本発明は、上記実施形態及び実施例に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment and Example, A various deformation | transformation is possible.

燃焼解析処理のフローチャートである。It is a flowchart of a combustion analysis process. 燃焼解析装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of a combustion analyzer. 燃焼解析装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of a combustion analyzer. 水素噴流火炎の計算領域と境界条件を示す図である。It is a figure which shows the calculation area | region and boundary condition of a hydrogen jet flame. H2−O2化学反応メカニズムと関連するレート係数を示す表である。4 is a table showing rate coefficients associated with H2-O2 chemical reaction mechanisms. シミュレーション条件を示す表である。It is a table | surface which shows simulation conditions. 中心線に沿った位置での乱流エネルギーと平均速度を示すグラフである。It is a graph which shows the turbulent energy and average velocity in the position along a centerline. 中心線に沿った位置での化学種のモル分率と温度を示すグラフである。It is a graph which shows the mole fraction and temperature of the chemical species in the position along a center line. L=60の位置での乱流エネルギーと平均速度を示すグラフである。It is a graph which shows the turbulent energy and average velocity in the position of L = 60. L=60の位置での化学種のモル分率と温度を示すグラフである。It is a graph which shows the mole fraction and temperature of the chemical species in the position of L = 60. L=160の位置での乱流エネルギーと平均速度を示すグラフである。It is a graph which shows the turbulent energy and average speed in the position of L = 160. L=160の位置での化学種のモル分率と温度を示すグラフである。It is a graph which shows the mole fraction and temperature of a chemical species in the position of L = 160. EDCモデルとEDC/CEモデルにおいて、中心線に沿った位置でのOHのモル分率を示すグラフである。It is a graph which shows the molar fraction of OH in the position along a centerline in an EDC model and an EDC / CE model. EDCモデルとEDC/CEモデルにおいて、中心線に沿った位置でのHのモル分率を示すグラフである。It is a graph which shows the mole fraction of H in the position along a centerline in an EDC model and an EDC / CE model. EDCモデルとEDC/CEモデルにおいて、L=60の位置でのHのモル分率を示すグラフである。It is a graph which shows the mole fraction of H in the position of L = 60 in an EDC model and an EDC / CE model. EDCモデルとEDC/CEモデルにおいて、L=60の位置でのOHのモル分率を示すグラフである。It is a graph which shows the mole fraction of OH in the position of L = 60 in an EDC model and an EDC / CE model. EDCモデルとEDC/CEモデルにおいて、L=160の位置でのHのモル分率を示すグラフである。It is a graph which shows the mole fraction of H in the position of L = 160 in an EDC model and an EDC / CE model. EDCモデルとEDC/CEモデルにおいて、L=160の位置でのOHのモル分率を示すグラフである。It is a graph which shows the molar fraction of OH in the position of L = 160 in an EDC model and an EDC / CE model.

符号の説明Explanation of symbols

11 第1化学種設定部
12 第1化学種の質量分率算出部
21 第2化学種設定部
22 第2化学種の反応速度算出部
23 第2化学種の質量分率算出部
11 First Chemical Species Setting Unit 12 First Chemical Species Mass Fraction Calculation Unit 21 Second Chemical Species Setting Unit 22 Second Chemical Species Reaction Rate Calculation Unit 23 Second Chemical Species Mass Fraction Calculation Unit

Claims (3)

燃焼を数値解析する燃焼解析方法であって、
解析対象の燃焼に係わる化学種のうちの一部である1又は複数の第1化学種の生成量を、化学平衡法に基づくアルゴリズムに従って算出する第1ステップと、
前記燃焼に係わる化学種のうちの他の一部である1又は複数の第2化学種の前記燃焼による反応速度を、反応速度論に基づくアルゴリズムに従って算出する第2ステップと、
前記第2ステップによって求めた反応速度を、前記第2化学種の保存式に代入することで、前記第2化学種の生成量を算出する第3ステップと、
を含むことを特徴とする燃焼解析方法。
A combustion analysis method for numerically analyzing combustion,
A first step of calculating the amount of one or more first chemical species that are part of the chemical species related to combustion to be analyzed according to an algorithm based on a chemical equilibrium method;
A second step of calculating a reaction rate of the one or more second chemical species that are another part of the chemical species involved in the combustion according to the combustion according to an algorithm based on a reaction kinetics;
A third step of calculating the production amount of the second chemical species by substituting the reaction rate obtained in the second step into the conservation equation of the second chemical species;
The combustion analysis method characterized by including.
解析対象の燃焼に係わる化学種のうちの一部である1又は複数の第1化学種の生成量を、化学平衡法に基づくアルゴリズムに従って算出する手段と、
前記燃焼に係わる化学種のうちの他の一部である1又は複数の第2化学種の前記燃焼による反応速度を、反応速度論に基づくアルゴリズムに従って算出する手段と、
前記第2ステップによって求めた反応速度を、前記第2化学種の保存式に代入することで、前記第2化学種の生成量を算出する手段と、
を備えていることを特徴とする燃焼解析装置。
Means for calculating the amount of one or more first chemical species that are part of the chemical species related to combustion to be analyzed according to an algorithm based on a chemical equilibrium method;
Means for calculating a reaction rate due to the combustion of one or more second chemical species that are another part of the chemical species involved in the combustion according to an algorithm based on reaction kinetics;
Means for calculating the production amount of the second chemical species by substituting the reaction rate obtained in the second step into the conservation equation of the second chemical species;
A combustion analysis apparatus comprising:
解析対象の燃焼に係わる化学種のうちの一部である1又は複数の第1化学種の生成量を、化学平衡法に基づくアルゴリズムに従って算出する第1ステップと、
前記燃焼に係わる化学種のうちの他の一部である1又は複数の第2化学種の前記燃焼による反応速度を、反応速度論に基づくアルゴリズムに従って算出する第2ステップと、
前記第2ステップによって求めた反応速度を、前記第2化学種の保存式に代入することで、前記第2化学種の生成量を算出する第3ステップと、
をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
A first step of calculating the amount of one or more first chemical species that are part of the chemical species related to combustion to be analyzed according to an algorithm based on a chemical equilibrium method;
A second step of calculating a reaction rate of the one or more second chemical species that are another part of the chemical species involved in the combustion according to the combustion according to an algorithm based on a reaction kinetics;
A third step of calculating the production amount of the second chemical species by substituting the reaction rate obtained in the second step into the conservation equation of the second chemical species;
A computer program for causing a computer to execute.
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