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3 次元 CFD と FLOWNEX の連成シミュレーション
2021年4月
この資料では、3次元CFDとFlownexの連成シミュレーションを石炭火力ボイラーに利用する例をご紹介します。具体的には、上昇管での沸騰プロセスをFlownexでモデル化し、燃焼プロセスの高精度CFDモデルで必要になる、側壁全体の熱流束を計算します。調査結果から、以前の (連成でない) シミュレーション仮定がそれほど正確でないことが判明している状況で、手法を組み合わせて連成問題をモデル化する利点が明らかになりました。この例では、パイプ内の液相変化をモデル化する機能により、CFDモデル用により現実的な非一様の壁熱流束の計算が可能になりました。2つの異なる手法を組み合わせることで、CFDモデルと流体ネットワークデルの両方で境界値とシステム挙動を改善できました。
目次
- 課題
- メリット
- ソリューション
- はじめに
- システムの概要
- シミュレーションの目的
- Flownexモデル
- シミュレーションの詳細
- 結果
- 結論
CFDとFlownexシステムモデルの組み合わせ
上昇管は、外部熱源および流入/出口のノードでの境界流れ条件を設定したパイプ要素を使用しFlownexでモデル化します。2 つのパイプセクションは、ボイラーの過熱器に入る前に結合される前部および後部の上昇管 (熱交換器要素を使用してモデル化) を表します。ボイラーの流出口からの気体流は、過熱器の一次側の入口条件に連結されています。固定の流入口温度および圧力を上昇管で指定し、要求される蒸気質量流量を熱交換器の流出口で指定します。
ボイラーの燃焼プロセスおよび気体流の解析
ボイラーの燃焼プロセスおよび気体流はCFDで解析します。側壁の熱流束をFlownexにリンクし、Flownexで上昇管内の蒸気の質量流量率を計算します。パイプの温度を境界条件としてCFDモデルに折り返しリンクします。このデータ伝達プロセスを、Flownexのネットワークモデルと詳細な CFDモデルの両方で収束するまで繰り返します。ボイラー上部で温度が上昇するため蒸気の質量流量率が向上し、上昇管最上部で蒸気が過熱されます。
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