COMSOL® 製品概要

パイプ流れモジュール

パイプ流れモジュールでパイプ系の輸送減少と音響をモデル化

パイプ流れモジュール

ステアリングホイール射出成形金型の冷却:非等温パイプ流は, 金型とポリウレタン部品の熱伝達シミュレーションと完全に連成しています.

すべてのプロセス変数を削減した計算リソース

パイプ流れモジュールはパイプとチャネルネットワーク内の流量, 熱と質量の移動, ハイドローリック過渡現象, 音響特性をシミュレートします. このモジュールはエンジンブロックの冷却パイプや容器に接続された供給チャネルと製品チャネルなど, 大きなエンティティに対する配管の影響をモデル化するために, 他の COMSOL® 製品のどのモジュールとでも簡単に統合できます. このモジュールでは配管ネットワークからなるプロセスのモデル化全体の計算リソースを変更せずに保全でき, 一方では, これらのネットワーク内のプロセス変数の全体的な記述も検討できます. パイプ流れシミュレーションでは速度, 圧力, 材料濃度, パイプやチャネル沿いの温度分布が得られ, 音波伝搬やウォーターハンマー効果もシミュレートできます.

モデル化非圧縮性流量の枠組みに最適

パイプ流れモジュールは流れが十分に成長すると思われるパイプとチャネル内の非圧縮性流のモデル化に最適です. このモジュールでは, エッジ沿いの接線平均速度成分を持つエッジ要素を使用します. これはパイプ断面を 2 次元メッシュや 3 次元メッシュでメッシュ化するのを回避するためです. すなわち, モデル化した変数はパイプ断面では平均化され, パイプの長さ方向にのみ変化します. ダルシー摩擦係数の組み込み式は層流, 乱流, ニュートン流体, 非ニュートン流体, 各種断面形状やジオメトリ, 幅広い範囲の相対表面粗さ値など, 流動の枠組み全体に適用できます. これらの式はネットワークにおけるそれぞれの位置によって異なるか, モデル化した変数に直接関係しています.

パイプネットワーク内の圧力損失における寄与要因は摩擦だけではありません. パイプ流れモジュールでは, 屈曲, 収縮, 膨張, T 字接合, バルブの影響も考慮に入れます. これらは業界標準の損失係数の豊富なライブラリで計算します. ポンプも流れ誘導装置として利用できます. COMSOL 製品のすべてのフィジックスインターフェースと同様に, 基本方程式は自由に操作でき, 自分のソースやシンク条件を追加し, 物理的特性を任意のモデル変数の関数として表現できます. COMSOL Multiphysics® では, データを取り込んで一定の材料特性やプロセスパラメーターを記述できるほか, MATLAB®で記述したサブルーチンも取り込むことができます.


事例紹介

暖房システムでは、ポンド内を循環する流体を使用します。モデル化したのは、システムの温度プロファイルと圧力低下です。 暖房システムでは、ポンド内を循環する流体を使用します。モデル化したのは、システムの温度プロファイルと圧力低下です。
パイプ音響特性をプローブ管マイクの 3 次元圧力音響特性モデルと連成しました。 パイプ音響特性をプローブ管マイクの 3 次元圧力音響特性モデルと連成しました。
ウォーターハンマー効果を引き起こした、バルブを突然締めたあとのパイプ内の圧力過渡現象。 ウォーターハンマー効果を引き起こした、バルブを突然締めたあとのパイプ内の圧力過渡現象。
Ground heat recovery is an energy efficient method to supply houses with heat, where heat collectors exist in a subsurface environment. This model compares different patterns embedded in the subsurface with typical thermal properties of an uppermost soil layer in a garden. Ground heat recovery is an energy efficient method to supply houses with heat, where heat collectors exist in a subsurface environment. This model compares different patterns embedded in the subsurface with typical thermal properties of an uppermost soil layer in a garden.
Underfloor heating and cooling is a form of central heating and cooling which achieves indoor climate control for thermal comfort using conduction, radiation and convection. It delivers more uniform heating to a room than convector fans or wall radiators would. This app simulates the balance between temperature requirements and pressure drop (running costs) together with construction and material costs (fixed costs) for different floor materials and and dimensions. Underfloor heating and cooling is a form of central heating and cooling which achieves indoor climate control for thermal comfort using conduction, radiation and convection. It delivers more uniform heating to a room than convector fans or wall radiators would. This app simulates the balance between temperature requirements and pressure drop (running costs) together with construction and material costs (fixed costs) for different floor materials and and dimensions.

パイプ流れを他の物理特性や用途に連成

パイプ流れモジュールにおける物理特性はパイプ, または流路系内の流体の運動量, エネルギー, 質量の保存を記述します. これらの系はパイプ流れモジュールの近似化手法では記述できない他のシステムと簡単に連成できます. ただし, 系の物理特性を 2 次元または 3 次元ですべて記述する必要があります. パイプ流れモジュールでは, エッジからサーフェス, およびボリュームにデータをマップできます. その逆も可能です. すなわち, パイプネットワーク内の流動や熱伝達は完全なメッシュ化 3 次元容器など, それが発生している場所と連成でき, 同時に求解するわけです. さらに, COMSOL 製品のどの物理特性ベースの製品もそうですが, この連成は異なる物理特性定式化の間でも発生することができるので, 熱応力などの特性 (たとえば冷却チャネル装備のエンジンブロック内の熱応力) を簡単に求解できます.

パイプ流れモジュールは熱移動と質量移動, そして化学的反応専用のフィジックスインターフェースが特長です. パイプネットワークは, たとえば, 3 次元の固体領域に埋め込むことができます. .熱伝達の場合, モジュールはパイプ方程式ではソースまたはシンクとして表現する 3 次元領域との連成による寄与も含めて, パイプシステム内のエネルギー収支を計算します. 計算は2 次元または 3 次元の固体材料との連成をグラフィカルユーザーインターフェース (GUI) に立ち上げて内部で自動的に行われ, そこではパイプ流れモジュールに組み込まれている周囲の環境, パイプ材料, パイプ壁の厚さとの強制対流や自然対流に利用できる相関を選択できます. 材料輸送ベースのフィジックスインターフェースは, パイプ流れの記述と連成されている間に, 拡散, 対流, 分散, 化学的反応を考慮しながらパイプシステムとの質量収支を解決します.

ウォーターハンマー解析とパイプ音響特性の物理特性

パイプ流れモジュールは流体と高壁の両方の弾性特性を考慮に入れて, 急速なハイドローリック過渡現象による圧縮性流をモデル化します. これらの効果はバルブを急速に閉じると発生します. 別名ウォーターハンマー効果と言います.

柔軟パイプによる音波の伝搬もこれらのネットワークの設計, 計画, 構築の寄与要因です. 音響モジュールと組み合わせると, パイプ流れモジュールで周波数領域と時間領域両方の音響特性解析ができます. パイプ流れモジュールで求解する物理特性はパイプネットワーク内の他のどの物理特性や, ネットワークを取り囲むシステム内の物理特性ともシームレスに連成できます.

さまざまな産業に貢献するパイプ流れシミュレーション

パイプ流れモジュールは流動, 質量, 熱伝達, 音波が伝播する, あらゆるタイプのパイプやチャネルネットワークのモデル化に最適です. 対象は化学プロセス業界の工場の配管システム, 発電所, 製油所, 石油パイプラインや水パイプライン, 換気システム, エンジンの冷却システム, タービンです. さらに, COMSOL Multiphysics とそのアドオン製品で実施するモデル化にとって強力な味方です. それらの作業には込み入って統合されたタービン内の冷却システム, 金型, 鋳造, 熱交換器の最適化, ビルの換気システムの計画, 地熱暖房システムの設計があります.

本書に記載された商標はすべてそれぞれの所有者の財産であり, COMSOL AB とその子会社および製品は, それらの商標の所有者の系列ではなく, それらの商標の所有者による承認, 資金提供, あるいは支援を受けていません. 以上の商標の所有者の一覧については http://www.comsol.com/tm を参照してください.

パイプ流れモジュール

機能

  • パイプとチャンネルネットワーク内の層流と乱流
  • すべての流れの領域, さまざまな断面ジオメトリ, さまざまな表面粗さのダルシー摩擦係数
  • 曲げ, 収縮, 拡張, T-継ぎ手, 弁の業界標準損失係数の豊富なライブラリ
  • ポンプの流量発生係数
  • すべての流れの領域で伝熱に結合した非等温流
  • パイプ壁, 固体, 周囲体積内の自由対流と強制対流による伝導など, パイプ流内の熱伝達と周囲環境への伝熱
  • ニュートン流体と非ニュートン流体
  • 拡散, 分散, 対流, 化学反応による材料輸送
  • 材料輸送を直接パイプ流に結合する反応流
  • パイプネットワーク内の高速な水力過渡による水撃効果
  • 周波数領域と時間領域におけるパイプ音響学 *

* 音響モジュールが必要


用途

  • 化学プロセスシミュレーション
  • パイプ内の化学反応
  • 冷却系
  • 地熱系
  • 熱交換器と冷却フランジ
  • パイプ内の熱伝達
  • 水力学
  • 潤滑
  • パイプ内の質量移動
  • 非等温パイプ流
  • 石油精製パイプシステム
  • パイプ音響
  • パイプ流
  • 化学プラントのパイプネットワーク
  • 水パイプラインとオイルパイプライン
  • 水撃方程式

Simulation Enables the Next Generation of Power Transformers and Shunt Reactors

Convective Flow in a Heat Exchanger Plate

Cooling of an Injection Mold

Geothermal Heating from a Pond Loop

Insulation of a Pipeline Section

Water Hammer

Probe Tube Microphone

Discharging Tank

Organ Pipe Design

次のステップ:
ソフトウェア
デモをリクエスト

どのビジネスもシミュレーションニーズもそれぞれ違います. COMSOL Multiphysics® ソフトウェアはあなたの要望を満たすかどうかをきちんと評価するために, 我々にコンタクトしてください. 我々のセールス担当と話をすれば各個人に向いたお勧めや, しっかり文書化されたモデルなどをお送りすることができ, 最大限の評価結果を引き出すことができます. 最終的にどのライセンスオプションがあなたの要望にとって最適かを選択することができます.

"COMSOL へコンタクト" ボタンを押し, あなたの連絡先詳細と特別なコメントや質問があればそれを記入して, 送信していただくだけで済みます. 1ビジネス日以内に我々のセールス担当者から返事が届きます.