配管内の固気液三相流解析

概要

配管内を粉体と水と空気の三相が流れる解析事例をご紹介します。

解析条件

図１に計算格子と境界条件を示します。

表1 解析条件

解析結果

流入速度を2m/sとした場合の粉体の体積割合と速度、水の体積割合と速度、空気の体積割合と速度を図２に示します。入口付近の水平配管内では、均質な混合状態で流入した粉体と水と空気は下流に行くにしたがって密度差により分離し、空気は上方へ粉体は下方へ流れました。上部の水平配管内では粉体と水と空気は発達した分布になりました。

流入速度を0.5m/sとした場合には、入口付近の水平管内で粉体の体積割合が最密充填率0.63に達し、詰まりました。その時の粉体の体積割合、水の体積割合、空気の体積割合を図3に示します。

本解析でわかったこと

高速時に密度差により分離して流れる固気液の分布、低速時に配管に詰まる粉体の分布がわかりました。今後、実験結果を使用し定量的な検証を行う予定です。