CRUNCH CFD - 事例6 -


解析事例6  デトネーション(爆轟)
デトネーション(爆轟)は可燃性混合気や火薬(爆薬)の高速な圧縮波を伴う燃焼現象です。
CRUNCH CFDにはデトネーション解析のための以下に示す機能が搭載されています。
  • ユーザー指定の化学反応機構をインポートするための専用ツール
  • 陽解法と陰解法による時間積分法
  • 陰的なODE(ordinary differential equations)ソルバーを用いた化学反応計算
  • 化学反応計算を高速化するためのISAT(In-Situ Adaptive Tabulation);以下の事例では解析全体の時間が数分の一に短縮
今回の事例では、水素と乾燥空気が当量混合した常温常圧の静止予混合気を用いました。解析体系は下図に示す幅10mm×長さ200mmの2次元ダクトです。着火(起爆)のため、中央に高温高圧の初期条件を配置しました。境界条件と初期条件は、系の左右方向、上下方向に対称です。

crunch ex6-1.png
2次元解析体系と境界条件、初期条件


マッハ数と圧力を以下に示します。衝撃波面が形成されています。また、境界条件と初期条件の対称性より、解析結果も二つの方向に関して対称となっています。



マッハ数(上、無次元)と圧力(下、Pa)の解析結果


次に、最終生成物H2Oの濃度と温度を示します。衝撃波面と燃焼波面が干渉した爆轟波面が形成されています。



H2Oモル濃度(上、無次元)と温度(下、K)の解析結果


波面での現象を見るため、同じ条件で1次元解析を行いました。t=40μsにおける圧力、温度、中間生成物Hラジカル濃度のグラフを示します
crunch ex6-2.png
1次元解析結果(圧力、温度、中間生成物)


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