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UV-LEDによる流水殺菌の シミュレーション事例紹介
照明解析と流体解析の連携
公開日：2020年03月
浄水場の殺菌処理にUV-LEDを活用する動きが広がっていますが、大型な装置であるため試作を繰り返すとコストが嵩みます。照明解析と流体解析（AnsysFluent）の連携により性能の事前予測が可能となり、開発コストを削減することができます。本資料では、簡易モデルを使った連成解析の事例を紹介します。
目次
- UV-LEDによる流水殺菌装置
- モデル概要
- 連成解析のフロー
- UV-LEDの性能
- LEDの配置
- 水の吸収設定
- 照度減衰のイメージ
- 受光器のメッシュ
- 照度分布データの変換
- Fluentにおける紫外線照射量の計算方法
- 連成解析結果
- 解析モデルの応用
照明・流体の連成解析
まず、AnsysSpaceClaimを使用して3Dモデルを作成します。断面が1辺1mの正方形のL字型の管で、流体は水、64個のLEDチップがあります。100mm間隔で8×8=64個配置されたLEDチップは、流入してきた水に対向するように照射します。次に、照明解析を実行して照度分布データの取得解析を行った後、照度分布をAnsysFluentで扱える形式に変換します。最後に、3Dモデル、照度分布のデータを元にAnsys Fluentで紫外線照射量を解析します。
照度減衰のイメージ
今回のモデルでは図のように照度が減衰していきます。LEDチップにコリメート用のリフレクタを付けたり、管内の反射率を設定すると照射量は増えます。
Fluentにおける紫外線照射量の計算方法
粒子追跡法(DPM)によって仮想的な粒子を流し、経路における照度分布を元に積分を行ないます。経路積分にはUDF(ユーザー定義関数)を用いたカスタマイズが必要になります。
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