化学反応速度論の基礎 — 商用ツール比較と選定ガイド

主要CFDツールの化学反応計算機能を比較してみよう。

CONVERGEは内燃機関向けに開発された経緯があり、ガソリンサロゲート燃料のような数百化学種の詳細機構を3Dで直接扱えるよう最適化されている。AMR（Adaptive Mesh Refinement）と化学反応の自動負荷分散を組み合わせて、HPCクラスタで効率的に計算できる設計だ。

1. Models > Species > Species Transport を有効化

2. Mixture MaterialでCHEMKIN形式をインポート（.inp + therm.dat + tran.dat）

3. Reactions タブで Finite-Rate/Eddy-Dissipation または EDC を選択

4. Solution Methods で Stiff Chemistry Solver を有効化（ISATの許容誤差を設定）

5. 0D Closed Homogeneous Reactor で着火遅れを検証後、3D計算へ

1. chemkinToFoam コマンドでCHEMKIN形式を変換

2. constant/chemistryProperties で化学反応ソルバー（ode）と許容誤差を設定

3. constant/combustionProperties で燃焼モデル（PaSR, EDC等）を選択

4. ソルバーは reactingFoam（圧縮性反応流）を使用

そうだ。PythonベースなのでJupyter Notebookで着火遅れのパラメトリックスタディを手軽に回せる。3D CFDに投入する前の反応機構スクリーニングにはCanteraが最適だ。