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配管内の水滴蒸発解析#

気液二相流解析ソフトウェア Advance/FrontFlow/MP 事例

概要#

気流中に含まれる水滴の蒸発を考慮した配管内の流動解析の例をご紹介します。 水滴の蒸発速度は物質伝達率から算出し、水滴と液膜を液相、空気と水蒸気の均質流を気相として計算します。

解析条件#

解析条件 設定値
温度 一定
乱流モデル k-εモデル
流動様式 噴霧流
水滴径 1μm
気液速度の初期値 ゼロ
水滴入口の水滴速度 1m/s
空気入口の空気速度 1m/s
節点数 31,620
時間刻み 10-4s
現象時間 5s

配管内の水滴蒸発解析
              図1 解析モデル

解析結果#

5sの計算結果を以下に示します。

配管内の水滴蒸発解析
      (a)中心軸を通る垂直断面         (b)入口から0.2m下流のXY断面  
                 図2 水の体積割合

配管内の水滴蒸発解析
      (a)中心軸を通る垂直断面         (b)入口から0.2m下流のXY断面  
                 図3 水蒸気の体積割合

配管内の水滴蒸発解析
      (a)中心軸を通る垂直断面          (b)入口から0.2m下流のXY断面  
                 図4 気体(空気と水蒸気)の速度

配管内の水滴蒸発解析
      (a)中心軸を通る垂直断面          (b)入口から0.2m下流のXY断面  
                 図5 水の速度

本解析でわかったこと#

配管内の水滴と空気の気液二相流解析を行うことにより、配管内の水の体積割合、水蒸気の体積割合、気体の速度、水の速度の分布を把握することができました。

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