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  OpenFOAM解析事例

【毛管高さ(capillary rize)の検証】

OpenFOAM®の非圧縮性等温二相流ソルバ:interFoamを用いて、 以下の現象の再現性を検証する。

毛管高さ(capillary rize)の検証1・チューブ内半径r
・液体の密度ρ
・表面張力σ
・接触角θ
・重力加速度g
の場合、毛管力によって引き上げられる静水圧0面からの液面高さHは、引き上げた液体に掛る重力と、流体の管内濡れ縁での毛管力の釣り合いから
H=2・σ・cos θ/ρgr
となる。

管に傾斜φがあっても、高さHは変わらない。
(管長手方向に見掛けg'=gcosφの重力、管内流路は、1/cosφ倍となるため)毛管高さ(capillary rize)の検証2

一般に、流路接線方向に対し内径rであれば、流路によらずHまで引き上げられる

物性値および理論高さH

物性値および理論高さH

流体は、表面張力が卓越する溶融金属(溶融アルミ)とした。

解析ケース

管内径2mm は同じで、経路の異なる以下の2モデルで解析をおこなった。解析ケース

液面高さH(m)の時刻歴結果

ケース1での液面高さH(m)の時刻歴結果を示す。
メッシュ内の界面捕捉の流体率しきい値:0.5とした。
タンク内液面の変動量(若干低下する)は無視した。

おおむね良好な結果といえる。


●解析結果

流路の異なる2ケースの比較

上昇過程においては、ケース2は流路が長く、また管路内壁面ノンスリップ条件のため、流動抵抗によりケース2の方が高さが低くでている。
しかし、ほぼ安定状態においては、双方同じ高さまで引き上げられており、解析は良好であるといえる。

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