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例題２１スタティックミキサーの解析

本例題について

水と、拡散物質の溶け込んだ水溶液をスタティックミキサーで混合する解析です。
1つ目の入口からは0[%]、2つ目の入口から100[%]で流入します。
スタティックミキサーにはエレメントと呼ばれる壁がパイプ内に存在します。これにより混合を推進します。
エレメントあり/なしでの混同度合いを比較します。
表に記載されていない条件は初期設定の条件を使用します。

プロジェクトファイルを取得（右クリックし、名前を付けてリンク先を保存してください。）
Femtetのバージョンや環境により結果が多少ことなります。

解析空間

項目	条件
解析空間	3次元
モデル単位	mm

解析条件

項目	タブ	条件
ソルバ	ソルバの選択	流体解析[Bernoulli]
拡散解析	流体解析	拡散解析にチェックを入れる
拡散解析の設定	流体解析	拡散量の種類・単位：モル分率拡散係数： 1.0 x 10^-9 [m2/s]
メッシュ設定	メッシュ	標準メッシュサイズ:2.0[mm]

モデル図

パイプ内の流路にエレメントと呼ばれる壁面が存在するモデルと存在しないモデルを使用して比較を行います。

ボディ属性および材料の設定

ボディ No./ボディタイプ	ボディ属性名	材料名
19/Solid	Fluid	100_水※
23/Solid(エレメントあり)	Pipe_and_Element	001_アルミニウムAl※
22/Solid(エレメントなし)	Pipe	001_アルミニウムAl※

※材料データベースを利用

境界条件

境界条件名/トポロジ	タブ	境界条件の種類	条件
Inlet_0/Face	流体	流入	強制流入流速：1[m/s] 拡散解析の設定：環境値を使用するにチェックを入れる
Inlet_0/Face	流体	流入	強制流入流速：1[m/s] 拡散解析の設定：直接指定にチェックを入れるモル分率：100[%]
Outlet/Face	流体	流出/流出	自然流入/自然流出

解析結果

拡散物質のモル分率、および流線を以下に表示します。

エレメントありの場合、エレメントに沿ってモル分率の低い流体とモル分率の高い流体がそれぞれ旋回しているのが分かります。

エレメントあり	エレメントなし

次に流出口でのモル分率分布を示します。

エレメントなしでは、31[%]～69[%]であるのに対して、エレメントありでは、42[%]～60[%]の範囲になっており、エレメントありの方がよく混合されていることが分かります。

エレメントあり	エレメントなし