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■ PHOENICS Two-phase Package(二相流・混相流解析)

 
  == 流体解析ソフトウェアPHOENICS『二相流(混相流)解析』パッケージ ==  
   
”二相流”とは、物質の複数の相が混ざり合って流動する現象です。
物質の状態に応じて、
・気液二相流:気体と液体が混ざり合う
・固液二相流:固体と液体が混ざり合う
・液液二相流:水と油のように、両者とも液体でありながら、
          互いに界面張力がはたらくために溶け合わずに混ざり合う
などの状態があり、これらを「PHOENICS」は「二相流」としています。 
また、一般的には総称して 「混相流」と呼んでいます。
 
◎『二相流(混相流)』と『多相流』  

有機溶剤による地盤汚染問題等を扱う地盤環境工学分野では、厳密には地盤内の間隙に間隙水、空隙、有機溶剤の3種類の物質がそれぞれで存在するため、多相流現象と呼ばれることがある。
一般に、流体解析分野では「二相流(混相流)」、地盤環境工学では「多相流 (Multi-phase flow) 」と呼ばれることが多いようです。

では、その使い分けは・・・?

 
  PHOENICS 一般
二相流
(混相流)
2つの"相"が同時に存在する流れ(「気相+液相」、「気相+固相」、「固相+液相」)のことを「二相流」としていますが、さらに、PHOENICSは、2組の連続した流体”連続相+連続相”を解く『2流体モデル(IPSA法)』及び2組の異なる流体”連続相+粒子の運動(挙動)”を解く『粒子追跡法(GENTRA)』を 「二相流」と称しています。 「気相+液相」、「気相+固相」、「固相+液相」の2つの"相"が同時に存在する流れのことを言います。
多相流 ”自由表面”流れや”粒子分布”計算等は、
『単相流』による 計算手法を行うため、PHOENICSでは 「多相流」と称しています。
混相流と同じ意味(英文標記も同一)で捉えられる場合が多い。
 
◆◇ PHOENICS Two-phase Package ◆◇  
PHOENICS Two-phase Package』には、『2流体モデル(IPSA)』、『粒子挙動モデル(GENTRA)』の
2つの計算モジュール(解析モデル)が含まれています。
特に、『2流体モデル(IPSA)』は、PHOENICSのオリジナル解析モデルです。
 
◎2流体モデル(IPSA)  
PHOENICSでは、解析領域内において2つの連続した流体(”連続相+連続相”)が同時に存在する流れの場合、2組の運動方程式やエネルギー式を解く『IPSA(Inter Phase Slip Algorithm)法』を用いて解析をします。 気+液、固+液、気+固、液+液など自由な組合せにより2相現象の解析ができ、また"3相"が同時に存在する場合もこの”解析手法”を使って解析をすることができます。
例えば、
  *液体の沸騰、蒸発などの相変化を伴う解析
  *溶融、凝固などの相変化を伴う解析
  *膨張、収縮を伴う計算
等では、PHOENICSの”IPSA"が最も有効な解析手法です。
 
 
<2流体モデル(IPSA)活用例> 
  *ヒートパイプ、冷凍、蒸発機、熱交換器等の熱移動解析
  *凝縮・ 相変化を伴う曲がり管内の蒸発解析
  *インクの吐出解析
  *ターボエンジン、ロケットブースター等の燃焼解析
  *燃料電池分野 
 など
 
◎粒子挙動モデル(GENTRA)  
『粒子挙動モデル(GENTRA)』は、解析領域内において2つの異なる流体(”連続相”と”分散相”)を解析するための機能です。 粒子の運動を”ラグラジアン”(位置ベクトルと速度ベクトルと時間に関する関数)で追跡します。
また、抗力や重力等の外力の他、蒸発、凝固などの相変化、さらに粒子間の相互作用が扱えます。
例えば、
 *粒子軌跡の表示
 *溶融・凝固粒子、蒸発液滴
 *壁面反撥、付着
などができます。  
 
 
<粒子挙動モデル(GENTRA)活用例> 
  *粉体分離機、遠心分離機内解析
  *インク液滴挙動、液内の粒子沈降
  *血液、縣濁液の挙動
  *降雪、降雨、雲発生
  *溶融・凝固する粒子、気化する液滴 
 など
 
◆◇ PHOENICS 二相流解析 活用事例 ◆◇  
◎2流体モデル(IPSA)活用事例  
       
気泡塔内の流れ解析 曲がり管内の蒸発解析 減圧蒸留塔
伝熱領域の最適化
 
膜分離における
計算化学の応用
蓄熱槽内の熱伝達の
モデル化
インクの吐出解析


 
◎粒子挙動モデル(GENTRA)活用事例  
粒子衝突解析 噴霧燃焼解析 血液中の血球流動
溶融金属の
金属粉流動解析
自動車フロントグリルの
雪粒子挙動
脳幹動脈血流挙動

 

 
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