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製品名
- OpenFOAM
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カテゴリー
- 熱流体解析事例
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産業分野別
１. 検証概要
プラントで多く用いられるT字管路内の乱流解析を行いました。図１に解析モデルを示します。
円形断面のT字管路には，流入口1（D1=100mm）から高温流体が流入（Q1）し，流入口2（D2=140mm）から低温の流体が流入（Q2）します。合流部から下流では，高温流体と低温流体の混合が乱流により促進されます。
本解析では，4つのRANS系乱流モデルを用いて解析を行いました。
2. 解析条件
この検証ではソルバーとしてbuoyantSimpleFoamを用いています。使用した乱流モデルを以下に示します。流入条件を表１に示します。
- 標準k-eモデル
- RNG k-eモデル
- Realizable k-eモデル
- SST k-wモデル
3. 解析結果
流線
図２に，標準k-eモデルでの流線を示します。合流部ではく離が生じ，合流部の下流側の円管上部に再循環領域が発生しています。
流速分布
図３に，標準k-eモデルを用いた場合のx-z中心断面（y=0）での流速分布を示します。
温度分布
図４に，標準k-eモデルを用いた場合のx-z中心断面（y=0）の温度分布を示します。
乱流エネルギー分布
図５に，標準k-eモデルを用いた場合のx-z中心断面（y=0）の乱流エネルギー分布を示します。
4. 実験結果との比較
実験値との比較点
図６に，実験結果[1]との比較を行うサンプリング点列を示します。
x-z中心（y=0）断面でのx方向速度分布を図7に示します。合流部から下流に向かって実験値とのずれが大きくなっています。比較した乱流モデルの中では，標準k-eモデルが最も誤差が小さくなっています。
x-y中心（z=0）断面でのx方向速度分布を図8に示します。合流部から下流に向かって実験値とのずれが大きくなっています。比較した乱流モデルの中では，標準k-eモデルが最も誤差が小さくなっています。
壁面付近（壁面から1mm）のx方向温度分布を図9に示します。SST k-wモデルが最も誤差が小さくなっています。
参考文献
