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ＭＰＳ法と連続体モデルの連成による不均一系充填層内気－液流解析モデルの構築

MPS方法与连续介质模型耦合构建非均相填充床气液流动分析模型

基本信息

批准号：
13J07763
负责人：
昆竜矢
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J07763/
关键词：
数値解析製銑プロセス充填層液流れ MPS-CFDカップリング

项目摘要

本研究では、Moving Particle Semi-implicit (MPS) 法と連続体モデルの連成による不均一系気-液流解析モデルの構築を目指す。本年度の研究ではモデルの精度康応をめざし、充填層内での計算に取り組んだ。ガス流れが液流れに加える外力のモデル化を行い、解析モデルに導入する。解析精度の検証のため、単純な系での実験との比較を行い、気-液流の定性的な表現が可能なモデルの構築を目指す。本年度では、MPS法とSMAC (Simplified Marker And Cell) 法の連成による気液流解析モデルの構築を行い、三次元構造をもつ充填像においての気液流解析を行なった。本モデルでは、液相の運動については粒子法の一種であるMPS法を用い、気相の運動については格子法の一種であるSMAC法を用いる。気液間の相互作用は、気相から液相については粘度と圧力による外力の導入により、液相から気相への影響は液相からの外力と、体積力型埋め込み境界法により計算を行う。また固相については、それぞれの手法に境界条件の設定による、固相から液相もしくは固相から気相への一方向の影響のみ解析が可能である。MPS-SMACモデルを用いて、気液向流の条件で解析を行なった。充填層での気液向流条件での数値計算を行い、液の流動に伴う気相の圧力変化や気相から受ける抗力による液体の変形が確認された。局所的な液の変形は、液の落下に伴うガスの流れと下部から流入したガスの集中により発生したと考えられる。本モデルは、不均一な粒子配列の充填層内における液界面の変形を伴う気液流動解析が可能である。

In this study, でで and the Moving Particle Semi-implicit (MPS) method are used to と connect 続 bodies モデ and <s:1> to <s:1> form による heterogeneous gas-flow analysis モデ and を to construct を objectives す. For this year, the <s:1> research on で, モデ and モデ, the precision kang of <s:1> is 応をめざモデ, and the で <s:1> calculation within the filling layer に is taken as the んだ group んだ. ガス flow れが flow れに plus える force のモデルを line い, parsing モデルに import する. Analytical precision の検 card のため, pure な単での be 験との is をい, 気 - flow の qualitative な performance が may なモデルの build を refers す. This year's では, MPS と SMAC (Simplified Marker And Cell) method の connect による気 flow parsing モデルの line build をい, three dimensional structure をもつ filling like においての気 flow line analytical をなった. This モデルでは, liquid の movement については particle method の a である MPS method をの movement with い, 気については grid method の a であるを SMAC method with いる. 気のは interaction between fluid and 気から liquid については viscosity と pressure による force の import により, liquid から気 phase への influence は liquid からの external forces と, volume type buried め込み state law によを line うり calculation. また solid-phase については, それぞれの gimmick のに boundary conditions set による, solid phase から liquid もしくは solid-phase から気 phase への direction の affect のみ resolution が may である. MPS-SMACモデををを uses モデて and gas flow <s:1> conditions で to analyze the を line なった. To pack での気 fluid flow conditions での line the numerical calculation をい and fluid flow のにうの気 phase pressure variations change や気 phase から by ける resistance による liquid の - shaped が confirm された. Bureau な fluid の - shaped は and falling liquid のにうガスの flow れと lower から inflows したガスの concentrated により発 raw したと exam えられる. Analysis of the における liquid interface <s:1> deformation を accompanied by う gas-liquid flow in the <s:1> filling layer with the current モデモデである and non-homogeneous な particles arranged が possible である.