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PHOENICSの熱流体解析事例コラム

◎PHOENICSによる家庭料理から放出される微粒子物質の暴露量調査 【NEW】

PHOENICSによる家庭料理から放出される微粒子物質の暴露量調査

調理は室内の粒子状物質(PM)の主な発生源であることが知られています。特に、中国の家庭では西洋の家庭料理と比較すると、中国料理は特別な調理スタイルのため屋内の大気汚染割合は、はるかに厳しい環境です。そのため、中国の住宅の室内環境に重要な影響を及ぼす要因となっています。いくつかの伝統的な中国料理の方法には、170°C以上の高温調理が必要であることがわかりました。

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◎「発酵槽」(好気性・嫌気性)内における反応物質の挙動モデリングと流体解析

「発酵槽」(好気性・嫌気性)内における反応物質の挙動モデリングと流体解析

「好気性発酵」とは、空気(酸素)のある状態で活動する微生物の働きで、ふん尿中の有機物を分解するとともに、悪臭を軽減し取り扱いを容易にします。古くから行われている堆肥づくりはこの好気性発酵を利用したものです。また、「嫌気性発酵」は、空気(酸素)に触れない状態で活動する微生物の働きで有機物を分解する方法です。発酵によりメタンガスが発生するため、メタン発酵とも言われています。

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◎製鋼所の“重力集塵機”のモデリング

製鋼所の“重力集塵機”のモデリング

製鋼の工程上、高炉は粉塵を含んだガスを放出します。このガスは、ガス洗浄と粒子状物質のリサイクルのために「集塵システム」に集約されます。また、ガスダストには高炉で起こる反応によって形成される微粒子が含まれています。「集塵システム」の主な構成は、重力または、使用済みガス(ダスト)の流れから粉塵の混合物を分離するサイクロン型の重力集塵機です。

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◎2019スペイン国会議事堂の換気解析

スペイン国会議事堂の換気解析

コングレソ デ ロス ディプタドスは、スペインのパラシオ デ ラス コルテスにある下院議事堂です。 1843年に建てられたこの建物は、マドリードにある後期新古典主義建築の最も素晴らしい例の1つです。 ここではスペインの空調関連会社Tayra SLがドイツの空調関連会社Krantz GmbHに依頼してPHOENICSを用いて行われた国会議事堂の換気設計のモデル化について説明しています。

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◎水力輸送プロセスに対する二流体モデルの研究

水力輸送プロセスに対する二流体モデルの研究

近年、Milan Polytechnic流体研究グループは、鉱業において興味深いハイドロトランスポートプロセスのモデリングにおける専門的な技術を開発しました。このテーマに関する研究活動は、水平管内の乱流、液固、スラリー流のシミュレーションのためのCFDモデルの開発に関して2010年にGianandrea Messaによって行われた研究にまでさかのぼります。このモデルは、予めコード内の組み込まれている2流体IPSA(Inter-Phase Slip Algorithm)モデルのシミュレーション機能を拡張することによってPHOENICSに実装されました。

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◎PHOENICS-FLAIR 2017 V2によるエアロゾルデポジションモデリング

V2によるエアロゾルデポジションモデリング

以前のニュースレターの記事[1]では、室内環境におけるエアロゾル粒子の分散と付着をシミュレートするためのオイラーベースの多相モデルが説明されていました。このモデルは、PHOENICS-FLAIR 2018の次期リリースで標準オプションとして実装されました。典型的な用途としては、室内の空気質の調査や、次のものに対処するための換気システムの設計があります。

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◎アンモニア分解ユニットの温度化学の性能のマルチスケールモデリング

アンモニア分解ユニットの温度化学の性能のマルチスケールモデリング

アンモニア分解ユニット(ACUs)は、予備発電装置などの燃料電池テクノロジーのモバイル応用に必須の役割を果たします。実用的なACUの数学的モデリングは、装置やシステムの幾何形状と化学-力学の複雑さを伴う流体機械方面のカップリングが要求されます。アンモニアへの触媒分解は、ガス流れと複数の化学反応を含む異種の反応メカニズムに依存します。

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◎外観装飾のための分散型機械式換気におけるステナブルシステムの開発

外観装飾のための分散型機械式換気におけるステナブルシステムの開発

「下に示されたレポートは、ポルトガルのミニョ大学ステナブルデザイン科の国際博士プログラムとCHAMとの間の共同研究の結果である。PHOENICSおよびPHOENICS-Flairを使用したシミュレーションは、博士号学生マルコアウレリオドゥ・オリベイラによって開発されている試験機の熱と換気性能を評価するために非常に重要であった。

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◎海中への地すべりによって作られた津波のモデリング

海中への地すべりによって作られた津波のモデリング

津波(fig 1)は、主に地震によって引き起こされるもので、UKには然程脅威ではないと考えられていた。しかし、より最近の研究(ref 1)により、大きいスケールの海中への地滑りが津波を引きおこす可能性をあるかもしれず、実際8200年前シェットランドではこれにより20mの津波を発生させていたことが分かった。リスクは低いかもしれないが、原子力や他の必須のサービス設備は、10000年に1回起こるかもしれない災害からも保護されるようにしなければならない。

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◎PHOENICSを使用したワインとブドウ農園への物理的応用

PHOENICSを使用したワインとブドウ農園への物理的応用

本文では、私達が行ったブドウ農園の微気候モデリング、ワイン醸造所内の熱対流、および卵形タンク内のワインの動きを示します。私達は、流体の物理学が、熱や霜、植物にとっての限界、どうしたら散るかなどの分野で予測可能か否かを見極めるために研究しています。計画を実施する時、私たちは、最初に三次元マップを作成する為に地形データを確定するところから始めます。私達は、すべての過去の既知の気候データも収集し、地形の起伏に従った卓越的な空気質量の変位を計算します。

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◎URBAN-VWT SimSceneの応用:都市流れの数値解析

URBAN-VWT SimSceneの応用:都市流れの数値解析

Urban-VWT(Urban-Virtual Wind Tunnel)は、PHOENICS-DirectをUI(ユーザーインターフェイス)として使用するアプリケーションSimSceneである。これは、建物や建物の周りの風の影響、および歩行者や周囲の都市景観への影響を評価するツールである。本研究では、Urban-VWTを用いて、中国浙江省の建物群周りの空気流れの数値解析事例を示す。特に北(N)と東南東(E-S-E)の風向きについて、図1の丸で囲まれた建物周辺の歩行者規模の風に焦点を当てる。

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◎多床産婦人科病棟における個人換気システムの性能

多床産婦人科病棟における個人換気システムの性能

個人換気システムは居住者が吸入する空気の質を向上させるため、新鮮な空気を空間内に供給するためのものである。オフィス環境の個人換気システムに関する研究は多くあるが、病院に関してはほとんど報告されていない。個人換気システムに伴うエネルギー消費量の低減と制御の向上は、病院室内空気質を改善するだけでなく、病院のエネルギー使用量とランニングコストの削減につながる。

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◎PHOENICSを用いた群衆行動のモデリング

PHOENICSを用いた群衆行動のモデリング

群集がどのように振る舞いをするかを予測することができることは安全を守る上で重要である。例えば宗教的な祭りに参加する人々の安全、スポーツイベント、音楽祭り、全国的なお祝い、デモンストレーションや空港での人々の動き、駅や客船などでの人々の動きなどである。一例として、Hajj に関連した多くの群衆の墜落事故が過去に発生している。Hajj は、メッカで毎年行われる巡礼であり、体力および経済的に余裕があれば、少なくとも一回はイスラム教徒が生涯遂行する義務として定められている。

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◎マイクロ衝撃波管のCFDモデリング

マイクロ衝撃波管のCFDモデリング

伝統的なマクロ衝撃波管についての研究は長い歴史があるが、近年の話題は、例えば マイクロ推進システムや医学システムにおける薬物伝達デバイスなどのような、マイクロ衝撃波管をより多くの産業分野で使用する試みである。
末端が閉じた衝撃波管は、低圧の非駆動ガスと高圧の駆動ガスは隔離されており、流れは隔膜が破裂することで発生する。

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