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熱流体解析

ウォーターハンマー現象のシミュレーション

2021年4月

このケーススタディでは、Flownexのウォーターハンマー現象のシミュレーション機能について説明します。この機能は、水が流れる長パイプの流出口での急速なバルブ閉鎖のシミュレーションを行います。実際には、バルブまたは類似機器を急速に動作させることで、閉鎖を実現できます。Flownexでは、流体およびパイプ壁の弾性を考慮することができます。シミュレーションでは、パイプの流出口の急速閉鎖によって発生するウォーターハンマー現象がもたらすパイプ長に沿ったさまざまな位置での圧力変動率を調査します。

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Flownexによるパイプのモデル化

Flownexでパイプ要素を使用してパイプをモデル化し、流入口および流出口のノードで境界条件を指定します。簡潔にするため、使用流体 (水) は固定の特性で指定し、体積弾性率を2000MPa (流体弾性)に指定します。パイプでは、パイプ壁の厚さおよびパイプ材料のヤング率を指定する必要があります。パイプ要素は、それぞれ5mの長さの節20個で構成します。これにより、より高精度の結果が得られ、さまざまな節数のパイプで結果を確認できます。節数は、ユーザーによって定義された精度および速度を考慮して定義しています。