二流体モデル — CAE用語解説

いいところに気づいたね。VOF法は界面を追跡するモデルだけど、二流体モデルは気相と液相をそれぞれ独立した連続体として扱うんだ。各相ごとに速度場・圧力場・温度場を個別に持って、相間の力や熱交換はモデル式で結合するアプローチだよ。

例えば原子炉の冷却水の中を蒸気泡が上昇する場面を考えてみて。水と蒸気それぞれについて連続の式と運動量方程式を立てる。そして気泡の抵抗力やリフト力といった相間力の相関式で2つの方程式系を結びつける。だから方程式の数が単相流の2倍になるんだ。

気泡がたくさん分散しているような流れでは界面を1つ1つ追跡するのは現実的じゃない。化学プラントの気泡塔リアクターや、流動層の気固二相流なんかが典型的な適用先だよ。体積分率で各相の存在割合を表すから、大量の分散粒子を効率的に計算できるんだ。

各相のNavier-Stokes方程式を体積分率で重み付けして解く。基本形はこれだ。

抗力、リフト力、仮想質量力、壁面潤滑力、乱流分散力、あたりが主要なものだね。どれを入れるかで結果が大きく変わるから、実験データとの比較が欠かせない。特に気泡径の分布も大事で、Population Balance Model（PBM）と組み合わせることも多いよ。

ほぼ同義で使われることが多い。ただ厳密には、Euler-Euler法は各相をEuler的に記述するアプローチの総称で、二流体モデルはその中で特に2つの相に限定した場合を指すことが多いよ。3相以上に拡張する場合はMulti-Fluid Modelと呼ばれるんだ。