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熱流体解析事例（１） CFD解析
アトマイズノズル 気液二相流
広がりノズル-境界層制御の影響 特性
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熱流体解析 ＣＦＤ システム
熱流体解析（ＣＦＤ）システムについての詳細は、 を参照されたい。
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＜熱流体解析CFD 解析例 (SCRYU/Tetra)＞
（1）先細ノズルとラバルノズルから噴出する超音速噴流の非定常流れの解明
＜CFD 動画解析 先細ノズル 超音速噴流の非定常流れ＞ ＜CFD 動画解析 ラバルノズル 超音速噴流の非定常流れ＞
先細ノズルとラバルノズルから噴出される超音速流れの動画解析の一例を示す。 ＊
ノズルから噴出される流れは、衝撃波を伴う超音速流となり激しく振動して流出する。
ここでは、静止画面を示している。
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（2）広がりノズルから噴出される超音速噴流の境界層制御 CFD解析＆実験結果
＜CFD解析＞
＜CFD 非定常流れ 動画解析結果 超音速噴流の境界層制御 広がりノズル＞
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＜実験結果＞ 解析結果と実験結果は、良く一致している。
＜実験結果 超音速噴流の境界層制御 広がりノズル＞
CFDによる解析結果と実験結果は、良く一致している。広がりノズルから噴出する超音速噴流は、８本の制御流により広がり部壁面に付着する流れとなる。
ノズル噴出後の下流域において制御流の影響で主流は、Ｙ字型の噴流となる。主流と制御流の圧力比の違いによって、下流域での噴流形状に違いがある。
CFD解析は、動画により可視化できるが、非常に激しく振動している様子が認められる。詳細は、Site2 を参照されたい。＊
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（3）アトマイズノズル出口部の速度分布 密度分布
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（4）気液２相流の数値解析（水と空気）
アトマイズノズル出口部の流れのようす
高圧空気による水の飛散 噴霧 状況（圧力変化の違いによる）
＜水の体積率＞
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＜空気の密度分布＞
よどみ圧力の違いによって、水の噴霧状況が異なる。圧力が大きくなるほどより細かく噴霧されていることがわかる。
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（5）気液２相流の数値解析 先端形状変化
アトマイズノズル出口部の流れのようす
＜高圧ガスによる金属溶湯の粉砕状況＞ ＜高圧ガスの等密度線図＞
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＜高圧ガスによる金属溶湯の粉砕状況＞ ＜高圧ガスの等密度線図＞
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＜高圧ガスによる水の粉砕状況＞ ＜高圧ガスの等密度線図＞
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（6）金属溶湯の粉砕状況 粉砕メカニズム
＜ガスアトマイズ法の粉砕メカニズム＞ 突き出し量の違い
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（7）アトマイズノズル出口部の流れのようす
＜速度ベクトル＞ よどみ圧力の違い
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（8）アトマイズノズル出口部の流れのようす
＜速度ベクトル＞ よどみ圧力の違い
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（9）アトマイズノズル出口部の流れ 金属粉砕状況のようす
＜速度ベクトル＞ ノズル出口部形状の違い
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＜速度ベクトル＞ ノズル出口部形状 ノズル突出し量の違い
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＜速度分布＞ ノズル出口部形状 ノズル突出し量の違い
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＜金属粉砕状況 体積率＞ ノズル出口部形状 ノズル突出し量の違い
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（10）広がりノズルから噴出する流れのようす
＜速度分布と圧力分布＞ よどみ圧力の違い
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＜Po/Pa=1.0の場合＞
＜速度分布＞ ＜圧力分布＞
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＜Po/Pa=3.0の場合＞
＜速度分布＞ ＜圧力分布＞
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＜Po/Pa=6.0の場合＞
＜速度分布＞ ＜圧力分布＞
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＜Po/Pa=10.0の場合＞
＜速度分布＞ ＜圧力分布＞
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（11）広がりノズルから噴出する流れの境界層制御
8つの穴から制御流を噴出させて、主流を制御
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制御流なしと制御口 大気解放の場合
＜Po/Pa=3.0の場合＞
＜制御流なし＞ ＜制御口 大気解放 制御流 自然流入＞
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＜Po/Pa=6.0の場合＞
＜制御流なし＞ ＜制御口 大気解放 制御流 自然流入＞
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（12）制御流 強制流出の場合 CFD解析結果と実験結果
主流の よどみ圧力Po と 制御流の圧力Pc の違い
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＜Po/Pa=1.0 Pc/Pa=3.0 の場合＞
＜CFDによる解析結果＞
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＜CFDによる解析結果＞
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＜実験結果 ピトー管による全圧分布＞
解析結果と実験結果は、良く一致している。
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＜Po/Pa=3.0 Pc/Pa=3.0 の場合＞
＜CFDによる解析結果＞
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＜CFD解析結果＞
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＜実験結果 ピトー管による全圧分布＞
解析結果と実験結果は、良く一致している。
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＜Po/Pa=6.0 Pc/Pa=3.0 の場合＞
＜CFDによる解析結果＞
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＜CFDによる解析結果＞
広がりノズル内での制御流による主流の形状変化の過程は、Site2章のCFD解析のページを参照されたい。8本の制
御流によって、主流が広がり壁面からはく離するようす、制御流同士の干渉で主流がＹ字型に変化するようすがわかる。
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＜実験結果 ピトー管による全圧分布＞
解析結果と実験結果は、良く一致している。本ページの解析事例（2）にも、同じ解析結果と実験結果を示している。解析事
例（2）に示す実験結果の圧力分布による形状と解析結果は良く一致している。また、8本の制御流の噴出方向も参照されたい。
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＜Po/Pa=10.0 Pc/Pa=3.0 の場合＞
＜CFDによる解析結果＞
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＜CFDによる解析結果＞
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＜Po/Pa=20.0 Pc/Pa=3.0 の場合＞
＜CFDによる解析結果＞
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＜CFDによる解析結果＞
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