気液二相流 — CAE用語解説

気液二相流は、気体と液体が同時に存在する流れのことだよ。厄介なのは、流れの様子がガスと液体の比率や流速によってガラッと変わること。気泡がプクプク浮かぶ「気泡流」、大きな気泡が管を塞ぐ「スラグ流」、管壁に液膜が張って中心をガスが流れる「環状流」など、流動様式が何パターンもあるんだ。

そう。ボイラーの蒸発管なんかでは、入口は液体一相で入って、加熱されて途中から気泡が出始め、出口付近では環状流になる。この遷移を正しく捉えないと圧力損失や伝熱係数の予測が大きく外れるんだ。

大きく分けて2つのアプローチがある。界面を直接追跡するVOF法と、統計的に扱うEuler-Euler法（二流体モデル）だね。VOF法は自由表面やスラグ流の界面形状を正確に捉えたい場合に向いていて、Euler-Euler法は気泡が大量にある場合のマクロな挙動を効率よく計算するのに向いてる。

VOF法は界面を細かいメッシュで捉える必要があるからコストが高い。原子炉の冷却系みたいに大規模なシステムだと、Euler-Euler法や1次元の相関式ベースのモデルを使うことも多いよ。目的に応じた精度とコストのバランスが大事だね。

この3つは必ず押さえておこう。

気液二相流は多相流の中でも工業的に一番出番が多いジャンルだから、しっかり身につけておけば強い武器になるよ。