事例詳細/エルボー曲管

流体と固体粒子が混合して流れている流れは固気混相流と呼ばれており、この様な流れの応用例として樹脂ペレットを空気で圧送する輸送パイプが挙げられます。輸送パイプ内で固体粒子負荷量が多くなると固体粒子がパイプ内壁面に衝突して壁面が浸食されることになりますので、輸送パイプ内の固気混相流では輸送効率と浸食速度を正確に評価することが重要になります。

パイプ内壁面 の浸食速度Rは、以下の式で表されます。

この評価式から浸食速度は固体粒子の特性と流れ場の特性に依存することが分かります。粒径の大小（これはストークス数により評価されます）に応じて粒子の軌跡は変化し、また粒子の運動は流体の流れに影響を及ぼすことになるため、浸食速度を正確に評価するためには粒子の運動と流体流れを同時に評価することが必要です。 

以下に、３段の９０度エルボー曲管を対象として、空気と固体粒子を流した場合のパイプ内壁面の浸食速度を評価した結果を示します。固気混相流解析は粒径が大きい場合と小さい場合の２ケースについて行いました。

粒径が大きい場合には粒子は流れの影響を受けずに直線的に移動するのに対して粒径が小さい場合には粒子は流れに追随して移動しており、浸食速度分布も異なることが分かります。

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