反応性流体力学特論  -燃焼流れの力学- 燃焼の流体力学 4/22,13 燃焼の熱力学 5/13.

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1 今後の予定 8 日目 11 月 17 日(金) 1 回目口頭報告課題答あわせ, 第 5 章 9 日目 12 月 1 日(金) 第 5 章の続き,第 6 章 10 日目 12 月 8 日(金) 第 6 章の続き 11 日目 12 月 15 日(金), 16 日(土) 2 回目口頭報告 12 日目 12.
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医薬品素材学 I 1 物理量と単位 2 気体の性質 1-1 物理量と単位 1-2 SI 誘導単位の成り立ち 1-3 エネルギーの単位
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2009年8月27日 熱流体力学 第14回 担当教員: 北川輝彦.
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速度式と速度定数 ◎ 反応速度 しばしば反応原系の濃度のべき乗に比例 # 速度が2種の原系物質 A と B のモル濃度に比例 ⇐ 速度式
◎ 本章  化学ポテンシャルという概念の導入   ・部分モル量という種類の性質の一つ   ・混合物の物性を記述するために,化学ポテンシャルがどのように使われるか   基本原理        平衡では,ある化学種の化学ポテンシャルはどの相でも同じ ◎ 化学  互いに反応できるものも含めて,混合物を扱う.
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(d) ギブズ - デュエムの式 2成分混合物の全ギブスエネルギー: 化学ポテンシャルは組成に依存
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3-2 跳水の水理と不連続急拡・急縮水路の流れ
FUT 原 道寛 学籍番号__ 氏名_______
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2009年7月9日 熱流体力学 第13回 担当教員: 北川輝彦.
Iida, O., N. Kasagi and Y. Nagano
Chapter 26 Steady-State Molecular Diffusion
(d) ギブズ - デュエムの式 2成分混合物の全ギブスエネルギー: 化学ポテンシャルは組成に依存
低温物体が得た熱 高温物体が失った熱 = 得熱量=失熱量 これもエネルギー保存の法則.
課題 1.
◎ 本章  化学ポテンシャルの概念の拡張           ⇒ 化学反応の平衡組成の説明に応用   ・平衡組成       ギブズエネルギーを反応進行度に対してプロットしたときの極小に対応      この極小の位置の確定         ⇒ 平衡定数と標準反応ギブズエネルギーとの関係   ・熱力学的な式による記述.
モル(mol)は、原子・分子の世界と 日常世界(daily life)をむすぶ秤(はかり)
近代化学の始まり ダルトンの原子論 ゲイリュサックの気体反応の法則 アボガドロの分子論 原子の実在証明.
河川工学 -洪水流(洪水波の伝播)- 昼間コース 選択一群 2単位 朝位
これらの原稿は、原子物理学の講義を受講している
今後の予定 7日目 11月12日 レポート押印 1回目口頭報告についての説明 講義(4章~5章),班で討論
流動を伴う物質移動(p.483) y x 壁を伝わって流れ落ちる 薄い液膜にA成分が拡散 δ NA,y 速度分布:p.96.
熱量 Q:熱量 [ cal ] or [J] m:質量 [g] or [kg] c:比熱 [cal/(g・K)] or [J/(kg・K)]
・Bernoulli(ベルヌーイ)の定理
相の安定性と相転移 ◎ 相図の特徴を熱力学的考察から説明 ◎ 以下の考察
2009年5月14日 熱流体力学 第5回 担当教員: 北川輝彦.
電解質を添加したときの溶解度モデル – モル分率とモル濃度
V = VW nW + VE nE ヒント P142 自習問題5・1 溶液の体積を 1000 cm3 とすると、 溶液の質量は?
外部条件に対する平衡の応答 ◎ 平衡 圧力、温度、反応物と生成物の濃度に応じて変化する
熱伝導方程式の導出 熱伝導:物質の移動を伴わずに高温側から低温側へ熱が伝わる現象 対流、輻射 フーリエの法則Fourier’s law:
FUT 原 道寛 学籍番号__ 氏名_______
固体→液体 液体→固体 ヒント P131  クラペイロンの式 左辺の微分式を有限値で近似すると?
ヒント.
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反応性流体力学特論  -燃焼流れの力学- 燃焼の流体力学 4/22,13 燃焼の熱力学 5/13

流れの基礎方程式 (1) 流れのパラメーター 分子 流体 レイノルズ数(Re) ~流れの不安定、乱れ 密度変化← 寸法 (log) 速 度 宇宙船 マイクロ マシン 航空機 車、船 (log) 分子   流体 密度変化← 乱流 流れのパラメーター レイノルズ数(Re)   ~流れの不安定、乱れ   (寸法)×(速度)     ・乱流      (粘度) マッハ数(Ma)     ~密度変化、温度変化の影響  (速度)/(音速)     ・衝撃波 クヌッセン数(Kn)   ~分子運動 vs. 流体運動 (分子運動長) /(寸法)  ・希薄気体

流れの基礎方程式 (2) ナビエ・ストークス方程式 質量保存 (連続の式) 運動量保存 エネルギー 保存 状態方程式

流れの基礎方程式 (3) 流れの基礎式 -無次元化

流れの基礎方程式 (4) 流れの無次元パラメータ (Strouhal数) (M:Mach数, k:比熱比) (Pe:Peclet数、Pr:Prandtl数) (Reynolds数)

反応流れの基礎式 連続の式 運動量の式 エネルギー式 + 状態方程式 + 化学種の式 アレニウス則 化学反応

状態方程式 Ci:化学種 i のモル濃度[mol m-3] Ct:混合ガスのモル濃度[mol m-3] Wi:化学種 i の分子量 Yi :化学種 i の質量分率 Xi :化学種 i のモル分率 R:普遍気体定数

化学種の輸送方程式

化学種の輸送方程式 モル分率の勾配 2成分の場合

エネルギーの輸送方程式 (ha = h+v2/2) 内部エネルギー エンタルピー 全エンタルピー 化学エンタルピー流束 Dufour 効果 (比熱Cpが化学種、温度に因らず一定のとき)

熱・物質移動に関係する無次元数 Nusselt数 h:熱伝達係数 Prandtl数 ν:動粘性係数 Schmidt数 D:物質拡散係数 Lewis数           α:温度拡散係数

化学反応に関係する無次元数 乱流Damköhler数 (第1)Damköhler数 tr:流れの特性時間 Karlovits数 予熱帯厚                           tc:反応の特性時間 Karlovits数         予熱帯厚                        燃焼速度:S 乱流Damköhler数    l :乱流長さスケール    u’:速度変動、δ: 火炎厚さ

計算アルゴリズム(1) 時間 対流 干渉 拡散 ・ 生成

計算アルゴリズム(2) ・時間-干渉 項の性質 圧縮性 (一次元管路) マッハ数:Ma = U / a a(音速)~干渉項の特性量 ・時間-干渉 項の性質 圧縮性 (一次元管路) マッハ数:Ma = U / a a(音速)~干渉項の特性量 U(流速)~対流項の特性量 音波 (等エントロピー)

計算アルゴリズム(3) ・時間-干渉 項の性質 非圧縮性 (フラクショナル・ステップ) if  Ma→0 a(音速)→∞ 圧力ポアソン式

計算アルゴリズム (4) フラクショナルステップ(fractional step)法 時間 対流 干渉 拡散 ・ 生成

計算アルゴリズム(5) 非圧縮性流れの解法 -MAC法 Pressure Poison eq.

計算アルゴリズム(6) low Mach number approximation step1 step2 step3 熱力学的圧力

反応流れの機構 ・熱と物質の収支 ・反応速度 物質拡散 化学種の流出 化学種の流入 化学種の濃度変化 熱の流出 熱の流入 温度変化 温度拡散 反応後端 反応前端 既反応 流体 未反応 流体 ⊿x/⊿t=反応の移動速度 化学反応帯 ⊿tの間に反応が 終わった空間  = ⊿x’      ⊿tの間に反応が ⊿x = 始まった空間