Numerical simulation of the interfacial growth of the stratified wa vytwo-phase flow in the horizontal rectangular channel

水平矩形断面流路中における成層波状二相流の界面成長の数値シミュレーション

海老原 健一   ; 渡辺 正

Ebihara, Kenichi; Watanabe, Tadashi

本論文は、水平矩形断面流路中における成層波状二相流の界面成長の数値シミュレーションについて記述する。界面波の成長への流路幅の影響を、異なる流路幅に対するシミュレーションを行うことによって評価した。本論文で採用した数値解析モデルは、自発的な界面現象をシミュレーションすることができる、格子ボルツマン法の一成分二相流体モデルである。シミュレーションでは、波の成長を観察し、その波の成長と流動状態を特徴づける無次元数との関係を、TaitelとDuklerによって提案された流動様式線図と比較した。流路幅が広い場合には、計算結果の関係がTaitel-Duklerの流動様式線図とほぼ一致することが確認された。流路幅が狭くなると、界面が成長のために、より多くの低密度相の質量流量が必要になり、流動様式線図の関係からのずれが生ずることが示された。

This paper describes the numerical simulation of the interfacial growth of the stratified wavy two-phase flow in the horizontal rectangular channel. The influence of the channel width upon the growth of the interfacial wave was evaluated by the several simulations for the different channel width. The numerical simulation model adopted in this paper is a one-component two-phase fluid model of the lattice Boltzmann method. The wave growth was observed and the dimensionless numbers that characterize the two-phase flow state were measured during the computations. The relation between the wave growth and the dimensionless numbers, which characterize the flow state, was compared with that in the flow pattern map proposed by Taitel and Dukler. It was verified in the case of the wide channel width that the simulated relation was almost in agreement with that in the flow pattern map. It was shown that the narrower the channel width became, the more mass flow rate of the rare phase the interfacial growth needed and the obtained relation deviated from that in the flow pattern map.