燃料組成の影響、選択的蒸発、排出ガスを評価するうえで、内燃機関（ICE）シミュレーションには高精度な燃料化学モデリングが不可欠です。e-fuelの利用拡大や従来燃料との混合が進むにつれ、この必要性はさらに高まっています。詳細化学反応速度論は高い再現性を提供する一方、計算コストが実用的な適用を制約することが少なくありません。本論文では、3D CFDにおける複雑な燃料シミュレーションを高速化するため、拡張化学反応速度論クラスタリング手法を紹介します。既報の手法を基盤とする本アプローチは、局所的な不均一性が大きい多成分燃料を対象としています。ソース項評価時に熱化学状態が類似したセルをグループ化することで、重複計算を削減します。本手法は、単純なサロゲート燃料から複雑なガソリン混合燃料まで、幅広い燃料に対して堅牢に適用できます。直噴ガソリンエンジンを対象に、ベンチマーク結果およびクラスタリング戦略の評価を提示します。シミュレーションは、VECTISの完全混合反応器アプローチを用いて実施しました。108種の化学種を含むSIP 2.0化学反応機構を使用したベースラインのトルエン参照燃料（TRF）では、結果の精度を損なうことなく、ソース項評価を10倍高速化し、総シミュレーション時間を最大1.8倍短縮しました。市販のE10ガソリンの液相特性に一致するよう、より複雑なサロゲート燃料を構成しました。続いて、E10ガソリンを表現する8つの燃料成分および382種の化学種からなる複雑な気相反応機構を同一エンジンで評価し、より詳細な気相反応速度論においても高速化効果が維持されることを実証しました。この機能により、現代のパワートレイン開発ニーズを支えるICE用途での詳細化学反応モデルの活用がさらに広がります。

SAE 2026-01-0495
Realisによる発表：WCX SAE World Congress Experience、2026年4月14～16日