Dynamic load balancing法とハイブリッド並列を適用した燃焼シミュレーションの高速化と直接加熱式および間接加熱式アンモニア燃焼炉への応用

 

氏名:堀司,Yang Yinan,澤田晋也,赤松史光

所属:大阪大学工学研究科

概要:近年,燃焼から排出される二酸化炭素量を削減するため,再生可能エネルギから生成したアンモニアや水素の利用が検討されている.その一方,これらの燃料は従来の炭化水素燃料と燃焼特性が異なる.未燃燃料や窒素酸化物などの予測や燃料炉においては被加熱物への影響の予測が求められている.そこで,本研究では燃料の素反応,輻射,流体固体熱連成,バーナや炉の3次元形状を考慮した燃焼計算コードを開発した.さらに,燃焼計算を高速化するため,MPIとOpenMPのハイブリッド並列,プロセスの計算負荷を平準化するダイナミックロードバランスなどを適用し,計算時間を大幅に削減した.次に,開発した計算コードを実際のアンモニアや水素を適用した燃焼炉に適用し,窒素酸化物の排出量を予測できることを示した.

 

論文掲載,発表実績:
(学術雑誌掲載論文)

  • Yinan Yang, Tsukasa Hori, Shinya Sawada, Fumiteru Akamatsu, Numerical investigation on the effects of air-staged strategy and ammonia co-firing ratios on NO emission characteristics using the Conjugate heat transfer method, Fuel 368, 2024 (1311591).
  • Yinan Yang, Tsukasa Hori, Shinya Sawada, Fumiteru Akamatsu, Development of a Chemistry Dynamic Load Balancing Solver with Sparse Analytical Jacobian Approach for Rapid and Accurate Reactive Flow Simulations, arXiv preprint arXiv:2311.14941 (2023).

 

(国際会議会議録掲載論文)

  • Yang Yinan, Zhiren Bai, Tsukasa Hori, Shinya Sawada, Fumiteru Akamatsu, Towards Accurate Simulation on a Three-dimensional Turbulent Partially Premixed Flame with Detailed Chemistry and Radiative Heat Transfer, Proceedings of 14th Asia-Pacific Conference on Combustion (ASPACC 2023).

 

(国内研究会等発表論文)

  • 松本 優作(大阪大学),堀 司(大阪大学),河本 祐作(中外炉工業株式会社),田口 脩平(中外炉工業株式会社),仲井 和成(中外炉工業株式会社),尾松 大輔(中外炉工業株式会社),大倉 莉奈(中外炉工業株式会社),中塚記章(大阪大学),澤田 晋也(大阪大学),赤松 史光(大阪大学),流体固体熱連成を考慮したラジアントチューブバーナの数値解析,第61回燃焼シンポジウム前刷講演論文集,第61回燃焼シンポジウム (2023),C112.
  • 松元 開(大阪大学),吉原 東吾(大阪大学),堀 司(大阪大学),中塚 記章(大阪大学),澤田 晋也(大阪大学),赤松 史光(大阪大学),酸素水素火炎の燃焼器を対象とした燃焼流と固体の熱連成解析,第62回燃焼シンポジウム前刷講演論文集,第61回燃焼シンポジウム (2023),B212.
  • Yinan Yang(Osaka University),Tomoya Nakai(Osaka University),Tsukasa Hori(Osaka University),Shinya Sawada(Osaka University),Fumiteru Akamatsu(Osaka University), Numerical Analysis of NO Emission Characteristics in a 10-kW Class Combustion Furnace with Ammonia Co-Firing, 第62回燃焼シンポジウム前刷講演論文集,第61回燃焼シンポジウム (2023),D121.
  • 香川 麟太郎(阪大), 堀 司, 赤松 史光, 澤田 晋也,粒子を伴う燃焼器を対象とした数値解析手法の開発,日本機械学会関西支部 2023年度関西学生会卒業研究発表講演会 (2024),11PM2-3.
  • 野々村 昂大(阪大), 堀 司, 赤松 史光,素反応を考慮した RANS 燃焼解析手法の検討,日本機械学会関西支部 2023年度関西学生会卒業研究発表講演会 (2024),12PM1-2.

 

(その他)

  • 楊 軼楠, 中井 智哉, 堀 司, 澤田 晋也, 赤松 史光,共役熱伝達を考慮した数値解析による二段燃焼を適用した10kW級アンモニア燃焼炉におけるNO排出予測,熱工学コンファレンス2023, E122.
  • 松元 開(阪大), 堀 司, 中塚 記章, 澤田 晋也, 赤松 史光,流体固体熱連成解析によるフィルム冷却を適用した酸素水素燃焼器ライナーの壁温度の予測,第 99 期定時総会講演会 (2024), 20201.
  • 松本優作(阪大), 堀 司, 河本 祐作(中外炉工業), 田口 脩平, 仲井 和成, 尾松 大輔, 大倉 莉奈, 中塚 記章(阪大), 赤松 史光,流体固体熱連成を考慮したラジアントチューブバーナ炉の数値解析,第 99 期定時総会講演会 (2024), 10203.

 




Posted : 2024年03月31日