RANSモデルを用いたT字管路内の乱流解析

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。

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

　　　　　　　　　　　表１　流入条件

	流入口１	流入口２
レイノルズ数	107000	79400
流量	6 Litters/s (Q1)	9 Litters/s (Q2)
流速分布	実験値	実験値
温度	36℃	19℃
乱流エネルギー	実験値	実験値

 

 

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中心断面のx方向速度分布

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。

参考文献

1. Smith, B.L. et al., Report of the OECD/NEA-Vattenfall T-Junction Benchmark exercise, EA/CSNI/R(2011)5.