解析事例10 噴出水蒸気の凝縮流


CRUNCH CFD - 事例10 -

大気中に噴出した高圧過熱水蒸気による凝縮噴流の数値解析を実施して、速度分布を測定値と比較しました。

ノズル上流バッファタンク内の約6気圧の過熱水蒸気が、内径8[mm]の円形ノズルから大気中に噴出した際に超音速の噴流が形成されます。以下の数値解析結果では、噴出した水蒸気の質量分率、凝縮により発生した水の質量分率、大気中での膨張により形成された超音速噴流のマッハ数が示されています。


数値解析結果(水蒸気質量分率[左上]、水質量分率[右上]、マッハ数[左下])

 

下のグラフでは、速度絶対値の数値計算結果を測定値と比較しました。測定で観測された衝撃波による急激な速度低下が数値解析結果で再現されています(下図左)。この現象を再現するためには、実在状態方程式により水の圧縮性を考慮した相変化の計算が必要です。


速度絶対値の比較、中心軸上分布(左)と半径方向分布(右)

測定結果は(森田ら、配管破断時に発生するジェットの形状及び流体力評価, (1)超音速蒸気ジェット噴出挙動のPIV試験, およびCFD計算の適用, 日本機械学会第20回動力・エネルギー技術シンポジウム(2015).)より引用



  • 爆発災害、数値計算、可視化などに関するご質問やご相談はこちらまで。
     
pagetop.png