混相流 — CAE用語解説

混合モデル（Mixture Model）は、2相以上の流体を速度場と体積分率で表現する多相流モデルだ。各相の速度差をスリップ速度として代数的に求めるから、フルのEuler-Euler法より計算が軽い。気泡流や粒子懸濁流に向いてるよ。

VOFは界面が明確な（気液の自由表面がある）流れに適する。混合モデルは相が混じり合った状態（スラリー、エマルジョン、気泡が分散した流れ）に向いている。界面がシャープかどうかで使い分けるんだ。

サイクロン分離器での固体粒子と空気の分離、湿式スクラバーでの液滴と排ガスの混合、牛乳のホモジナイザー内の脂肪球の分散。工業プロセスでは多相流の問題だらけだからニーズは大きいよ。

相間の速度差が大きくない場合は良好な精度が出る。ただし粒子サイズが大きくて沈降速度が高い場合は、各相の運動量方程式を独立に解くEulerian法の方が正確。混合モデルは「簡易版」と位置づけて、必要に応じてフルモデルにステップアップするのが賢い使い方だよ。

Ansys Fluentの多相流チュートリアルで3つのモデルを比較してみると違いが体感できるよ。