• 入力ファイルの例を以下に示します。

  !-----------------------------------------------------------------------
  !                     'exmHCO01.inp'
  !   C-H-O system machanism based on ...
  !-----------------------------------------------------------------------
  ELEMENTS
    H C N O
  END
  !-----------------------------------------------------------------------
  SPECIES
    H2 H O2 O OH HO2 H2O2 H2O N2
    CH3 CH4
  ...(中略)...
  END
  !-----------------------------------------------------------------------
  THERMO
  CH3               121286C   1H   3          G  0300.00   5000.00  1000.00      1
   0.02844051E+02 0.06137974E-01-0.02230345E-04 0.03785161E-08-0.02452159E-12    2
   0.16437809E+05 0.05452697E+02 0.02430442E+02 0.11124099E-01-0.01680220E-03    3
   0.16218288E-07-0.05864952E-10 0.16423781E+05 0.06789794E+02                   4
  END
  !-----------------------------------------------------------------------
  REACTIONS  KJOULES/MOLE  MOLECULES
    H + CH3 (+M) = CH4 (+M)        3.50E-10   0.      0.    !94CEC (300-1000K)
       LOW /1.726E-24 -1.8 0./                              ! for M=Ar
       TROE /0.63 61. 3315./
  ...(中略)...
  END
  !-----------------------------------------------------------------------

• 入力は以下の順に記述します。   Thermo block は省略することができます。
  • Elements block
    'ELEMENTS' 〜 END
  • Species block
    'SPECIES'〜'END'
  • Thermo block
    'THERMO'〜'END'
  • Reactions block
    'REACTIONS'〜'END'
• フリーフォーマット部分では任意の位置に '!' (感嘆符) を挿入することができ、それ以降、行末までがコメントと見なされます。 固定フォーマットの、Thermo block の中では使えません。

反応式の入力

• 反応式は次の形式で与えます。

  reac1 + reac2 + reac3 = prod1 + prod1 + prod3

  反応物、生成物の個数は 1 以上 3 以下です。反応物, 生成物の名前は、以下の特例を除いて、Species block に定義されたものと、 一致しなくてはなりません。
  • 特例1
    同じ反応物または生成物が２個以上ある場合、 次のような記述が可能です。

    2OH = H2O2

  • 特例2
    M は全濃度を表す、特殊な反応物・生成物です。たとえば

    H + H + M = H2 + M

    第三体が関与する反応の記述の詳細は後述します。
• 反応物と生成物の区切りには、以下の記号が使えます。

  =>

  正反応の速度定数を与え、正反応のみを計算します。

  = または <=>

  正反応の速度定数を与えますが、熱力学データから逆反応速度定数を 計算して、正逆の両反応を計算します。

反応速度定数と単位系

• 反応速度定数は、修正アレニウス式
    (1)
  のパラメータ, A, b, Ea をこの順に、１つ以上の空白で区切って 入力します。   先頭行の 'REACTIONS' の後に、空白で区切って、 活性化エネルギーの単位系、前指数因子の単位系を指定する、 ２つのキーワードを置くことができます。キーワードを省略した場合の 単位系は、cal/mol, mol-cm-s-K となります。 許されるキーワードは以下の通りです。
  • CAL/MOLE, KCAL/MOLE, JOULES/MOLE, KJOULES/MOLE, KELVINS
  • MOLES, MOLECULES
  前指数因子の単位は、mol-cm-s-K (デフォルト, MOLES) と molecules-cm-s-K (MOLECULES) の選択ができますが、mol/l (リットル) などは使えません。

第三体の関与する反応

• 圧力依存性により、以下の３つの書式を使い分けます。 科学論文では、第三体の関与する反応は、圧力依存性の有無にかかわらず、 必ず M を付けて表記しますが、CHEMKIN の入力は、反応速度を計算法を プログラムに正確に指示するものですので、混同しないで下さい。
  • 書式1

    A + B => C

    高圧極限の速度定数が与えられているとして計算を行います。 実際にその反応が高圧極限にある必要はなく、高圧極限であることを示して いるわけでもありません。
  • 書式2

    A + B + M => C + M

    低圧極限の速度定数が与えられているとして計算を行います。
  • 書式3

    A + B (+ M) => C (+ M)

    圧力依存性を、補助入力から読み取って、漸下域の速度定数 を評価します。
• 上で 書式3 を指定した場合は、圧力依存に関する補助入力が 必要になります。 以下のような補助入力が可能です。
  • Lindemann 式
    Lindemann 式

      (2)

    を使って圧力依存性を評価します。ここで X は圧力を漸下圧 [M]_c で規格化した、換算圧力です。

      (3),       (4)

    反応式と同じ行には高圧極限の A, b, Ea を入力してください。 低圧極限の速度パラメータは、LOW キーワードを使って、 以下の例のように、次の行に入力します。

    A + B (+ M) = C (+ M)   2.3E14  0.0   156.2
                       LOW/ 6.3E27 -2.6   -54.3 /

  • Troe 式
    Troe 式

      (5)
      (6)
      (7)
      (8)
      (9)
      (10)

    を使って圧力依存性を評価します。Lindemann 式の場合と同様に高圧極限、 低圧極限の速度パラメータを与え、さらに次の行に TROE キーワードを使って、パラメータ、a, T***, T*, T** をこの順に与えます。 T** はオプションで、省略すると (10) 式の最後の項は無視されます。 以下に例を示します。

    A + B (+ M) = C (+ M)   2.3E14  0.0 156.2
                       LOW/ 6.3E27 -2.6 -54.3 /
                      TROE/ 0.604 6980. 132. /

    低圧極限、漸下域の速度定数の低圧極限部分は、一般に希釈気体に よって、大きく変化するため、この効果を enhancement factor をして指定 することができます。 以下に例を示します。

    A + B + M = C + M     6.3E27  -2.6  -54.3
           CO/1.9/ H2/1.7/ CO2/3./ H2O/5./

    この例では、CO, H2, CO2, H2O に対して、1.9, 1.7, 3., 5. 倍の低圧極限速度定数を使うことを指定してします。漸下域の場合も、 同様な行を、補助入力の最後に付加することができます。

• 入力ファイルの例を以下に示します。

  SENS
  CONP
  PRES 1.0
  TEMP 1000.
  TIME 2.E-4
  DELT 1.E-4
  REAC H2  2
  REAC O2  1
  REAC N2  4
  END

  一行に 1 つのキーワードを記述します。 '.' (ピリオド), '/' (スラッシュ), または '!' (感嘆符) で始まる行は注釈行と解釈されます。   最後の行に入力終了のキーワード 'END' を記述します。   行の先頭に空白を挿入することはできません。

• 感度解析を行う場合は、第 1 行に 'SENS' を記入します。   感度解析を行わない場合は、次の反応条件が第１行になります。

• 反応条件を指定します。必ず１つを選択しなければ なりません。また、この指定は、'SENS' 行の直後（２行目）または、１行目 でなければなりません。指定できるキーワードは以下の通りです。

  CONP	定圧 (CONstant Pressure) 断熱条件
  CONV	定容 (CONstant Volume) 断熱条件
  CONT	等温 (CONstant Temperature) 定圧条件
  ICEN	0 次元内燃機関 (Internal Combustion ENgine) – 定速回転クランク・ピストン機構による 断熱圧縮・膨張条件
  CRCM	化学型急速圧縮機 (Chemical Rapid Compression Machine) – 化学型急速圧縮機の機構による 断熱圧縮条件
  VTIM	体積変化が時間の関数として与えられた (Volume as a function of TIMe) 断熱条件
  TTIM	温度変化が時間の関数として与えらた (Temperature as a function of TIMe) 定圧条件

• VTIM または TTIM キーワードを指定した場合は, それぞれ Senkin driver (skdriver.f) にあるサブルーチン VOLT または TEMPT が時間に対して体積または温度を計算するようにする必要があります.

• 以下のキーワードは初期条件を指定します (必須).

  TEMP	初期温度 [K]
  PRES	初期圧力 [atm]
  REAC	反応物の名前とモル数 複数指定可能.   化学種の名前は chem.inp の Species block に定義されていなければならない.   モル数は senkin 内部で 合計が 1 になるように規格化される.

• 以下のキーワードは時間を指定します (必須).

  TIME	終了時間 [s]
  DELT	出力時間間隔 [s] senk.out および tign.out のみに影響します.   save.bin には, 常にすべての計算ステップの結果が出力されます.

• リスタートと積分精度に関するキーワードで 必要に応じて指定します.

  REST	リスタート 初期条件を rest.bin から読み込むよう指定します. この場合 TEMP, PRES, REAC 入力は不要で, あっても無視されます.
  TRES	リスタート時間 リスタートでは通常, 時間を rest.bin から読みますが, このキーワードで、開始時間 [s] を変更することができます.
  ATOL	独立変数の絶対許容誤差 senkin 内部では濃度は質量分率で計算されることに注意.   デフォルトは 1E-20
  RTOL	独立変数の相対許容誤差 (デフォルト : 1E-8)
  ATLS RTLS	感度係数の絶対・相対許容誤差 (デフォルト : 1E-5)

• 反応条件に 'ICEN' を指定した場合, 以下のオプションパラメータを指定することができます.   詳細は ICEN Extension to SENKIN Code (pdf) を参照して下さい。

  CMPR  K	圧縮比 (compression ratio) エンジンシリンダ内容積の最大値の最小値に対する比.   デフォルトは 18.4
  RPM  N	エンジンの回転数 [rpm]   (デフォルト : 1500)
  LOLR  R	連接棒長/クランク半径比 連接棒 (connecting rod) の長さとクランク (crank) 半径の比.   デフォルトは 3
  VOLC  Vc	隙間体積 (clearance volume) [cm3] 上死点におけるシリンダ内容積.   熱損失を考慮しない場合, この値は計算に本質的な影響は与えず 総質量の出力にのみ影響する.   デフォルトは 100 cm3
  DEG0  θ0	初期クランク角 [単位: 度 / 上死点 = 0]   (デフォルト : 180度)
  ICHT  a  m  n  B  Tw	熱損失パラメータの指定 レイノルズ数およびプラントル数と, ヌッセルト数の関係   Nu = a Re m Pr n の係数, およびシリンダボア直径 B [cm], 壁面温度 Tw [K] を与える.   内表面積の計算に Vc が使用されることに注意.

• 反応条件に 'CRCM' を指定した場合, 以下のオプションパラメータを指定することができます.   詳細は CRCM Model and Corresponding Extension to SENKIN (pdf) を参照して下さい。

  CDRV  VT  Dd  l  ff,d  md	駆動部 (driver) パラメータ
  CCMP  VR  Dc  h  ff,c  mc	圧縮部 (compressor) パラメータ
  CCAM  lA  lC	カム (cam) パラメータ
  CDGA  pT  γd	駆動部気体 (driver gas) パラメータ
  CHTL  a  l  s0  sR  Tw	熱損失パラメータ
  CTAL  namechem  nametransp	輸送係数別名 (alias) 定義
  CTCF  name  a1η  a2η  a3η  a4η           M  b1λ  b2λ  b3λ  b4λ	輸送係数
  CBUF  lB  Drod  cleak	緩衝部 (buffer) バラメータ

• 入力ファイルの例を以下に示します.

  ===== sb2c (sbin2csv.f) Control file =====
  [ TIME OUTPUT CONTROL:  s ms us atol=# rtol=# mind=# ]
   us mind=5e-6 atol=1e-15 rtol=.05
  [ CONC OUTPUT CONTROL:  all selonly none molecules/cc molefrac ]
   molecules/cc selonly
   H O OH HO2 H2 O2
  [ SENS OUTPUT CONTROL:  all none (or species name list) ]
   H O TEMP

  ３つのブロック (TIME OUTPUT CONTROL, CONC OUTPUT CONTROL, SENS OUTPUT CONTROL) それぞれに 時間出力, 濃度出力, 感度係数出力 制御を記述します.   第１行と '[' で始まる行はコメント行で変更しても構いませんが 削除してはいけません.   キーワードは大文字/小文字を区別しませんが 化学種の名前では大文字/小文字が区別されることに注意して下さい.

• 時間出力の単位と出力頻度を指定します.   save.bin には数値積分の 1 ステップごとの結果が格納されていますが, 出力をプロットする場合, 全ステップの情報は必要なく, ファイルが非常に大きくなるので csv ファイルに出力する場合には 「間引き」 をします.   この「間引き」を制御するのが出力頻度制御です.   濃度などに大きな変化がなければ出力時間幅は大きくてよいので, これを制御するのが atol と rtol です.   またプロットの横軸分解能から, ある程度以上細かい時間の出力は無駄に なりますので最小の出力時間幅を決めるのが mind です.
• 単位は以下のいずれかが指定できます.   省略時のデフォルトは 's' (秒).

  s	秒 (second)
  ms	ミリ秒 (millisecond)
  us	マイクロ秒 (microsecond)

• 出力頻度制御には以下が指定できます.

  atol	絶対濃度変化の許容限界 (absolute tolerance) 濃度の単位はモル分率.   絶対濃度が atol 未満の化学種の 濃度変化は無視して出力時間幅の決定では考慮しません.   例えば 'atol=1e-15' はモル分率が 1 × 10−15 未満の化学種の濃度変化は出力時間幅の決定で無視されます.   指定しなかった場合の規定値は 1.0E-16 です.
  rtol	相対濃度変化の許容限界 (relative tolerance) 前回の出力から、いずれかの変数の相対変化が rtol よりも大きくなった 時点で次の出力を行います.   例えば 'rtol=.05' は許容相対変化が 5% です.   指定しなかった場合の規定値は 0.1 (10%) です.
  mind	最小出力時間刻み (minimum delta-t) (単位: 秒) atol, rtol の指定に関わらず出力の刻み幅は mind 以下にならないよう制御されます.   例えば 'mind=5e-6' では最小幅は 5 マイクロ秒となります.   指定しなかった場合の規定値は、1.0E-05 (10 microseconds) です.

• 濃度出力の単位と出力する化学種を制御します.   濃度出力単位には以下が指定できます.   デフォルトは 'molecules/cc'.

  molecules/cc	molecules cm−3
  molefrac	モル分率 (mole fraction)

• 出力化学種制御には以下が指定できます.   デフォルトは 'all'.

  none	なし
  selonly	選択したもののみ
  all	すべて

• 2 行目は 1 行目に 'selonly' を指定した場合にのみ入力し, 他の場合はこの行があってはいけません.   2 行目には出力したい 化学種の名前を空白で区切って並べて下さい.   上の例では H, O, OH, HO2, H2, O2 の濃度のみが molecules cm⁻³ の単位で出力されます.

• 以下の none または all を指定するか, 出力したい変数名を空白で区切って入力します.   変数名は 化学種の名前か 'TEMP' (温度) でなければなりません.   上の例では化学種 H, O 及び温度に対する感度係数が出力されます.   この行は senk.inp で SENS を指定していない場合は意味を持ちませんが 削除してはいけません. (none を残しておく)

  none	なし
  all	すべて

• 入力ファイルの例を以下に示します.

  ===== rxnc (rxncntrb.f) Control Input File =====
  [ (Time points to be investigated in s) time1, time2, ... ]
   2.5e-4 1.78e-4 5e-5 1.e-6
  [ (species to be investigated) name1, name2, ... ]
   H O HO2
  [ options (atol, min%, top#, sbin) ]
   atol=1e-20 min%=0.1 sbin=save.bin

  第 3 行が時間指定, 第 5 行が化学種指定, 第 7 行がオプション指定です.   時間指定行では計算を行う時間を s (秒) の単位で指定します (複数可).   化学種指定行では計算を行う化学種の名前 (複数指定可) を指定します.
• オプション指定行では以下の 'キーワード=数値' 形式の入力が可能です.

  sbin=ファイル名	senkin のバイナリ出力ファイル名を指定します.   省略時のデフォルトは save.bin です.
  top#=n (整数)	寄与の大きい上位 n 個の反応を出力します.
  min%=r (実数)	寄与が r % 以上の反応を出力します.
  atol=ATOL	senkin 入力で指定した絶対精度と同じ値を入力して下さい.   デフォルトは senkin 入力と同じ 1E-20 です.

• 熱力学関数は NASA 多項式に回帰されて用いられています.
    (11)
    (12)
    (13)
• 通常, 温度範囲を 300〜1000 K, 1000〜5000 K に分けて 2 組の係数を使い分けます.   熱力学データファイルは高温用の a1, a2, ..., a7 低温用の a1, a2, ..., a7 の 14 個の係数を並べたものに なっています.   この他に第 1 行には化学種名, 原子組成 などの情報を記述します.   書式の詳細は上記文書を参照して下さい.   以下に熱力学データの例を示します.

  AR                120186AR  1               G  0300.00   5000.00  1000.00      1
   0.02500000E+02 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00    2
  -0.07453750E+04 0.04366000E+02 0.02500000E+02 0.00000000E+00 0.00000000E+00    3
   0.00000000E+00 0.00000000E+00-0.07453750E+04 0.04366000E+02                   4