Weighted Compact Nonlinear Scheme のエチレン/酸素デトネーションへの適用

摘要

デトネーションの数値解析は，CJ(Chapman-Jouguet) 圧力が初期圧力の20 倍前後になり，そして非定常かつ秒 速数km/s で自走するため，粘性?熱伝導を無視してEuler 方程式で解析を行う例が非常に多い．そしてこのような 高速?高圧の燃焼流体現象を解析するために，Harten-Yee TVD 法(1) に代表されるような対流項に数値粘性が大き い流束計算法がこれまでよく使われてきた．しかし，こ のようなスキームは空間2 次精度であり，安定に計算が できるものの，衝撃波面に比べて接触不連続面の解像度 が低い欠点を有する．また，デトネーションの解析では 詳細反応モデルを使用する場合，セル構造を解像するた めに数ミクロンオーダーの空間格子が必要となる．この ため，局所的な解適合格子を用いずに等間隔の直交格子 を使用する場合，反応誘起距離中に使用する格子点数に より格子解像度が決まってしまう．そのため，2 次元非粘 性の計算でも非反応流体の3 次元計算粘性並みの数百? 数千万点のオーダーの格子点数が必要になる．そして爆 燃から爆轟へ遷移する，いわゆるDDT(De agration to Detonation Transition) の問題を取り扱う場合には，火 炎の加速に伴う微弱な圧縮波や，この圧縮波と壁面境界 層との干渉を解像する必要がある．そのため，DDT の計 算については壁面近傍だけでなく計算空間全体に対して も高精度かつ堅牢なスキームを必要とする．