WhilPoolTankAna. with OpenFOAM(multiPhaseEulerFoam)

1. ワールプールタンクの原理
を考えよう
門永雅史
麦酒物理研究所 所長
ビール文化研究所 物理学分室 室長
OpenFOAMで
麦酒物理研究所はビール文化研究所のオマージュです http://bierreise.net/

2. 背景
ワールプールタンクとは
日本ビール検定公式テキスト（監修 日本ビール文化研究所）

3. 実験結果1
ワールプールタンク内を攪拌
タンクの中で麦汁がグルグルと回転
攪拌後に下からビールを排出
⇒中央に凝集物が滞在
http://www.kirin.co.jp/entertainment/factory/yokohama/seminar/

4. 実験結果2
モデル実験
灰皿に水と生姜（凝集物やホップの代わり）を入れて軽く回転させる
⇒中央に生姜が集まってくる

5. 実験結果3
攪拌前 攪拌後
灰皿に水と生姜（凝集物やホップの代わり）を入れて軽く回転させる
⇒中央に生姜が集まってくる
生姜
生姜

6. 計算モデル ソルバー
・multiphaseEulerDymFoamを使う
・PETボトルを回転させる計算（Tornade)で考案した回転モデルを搭載
●攪拌モデル1
内部流体のxy面に強制的に速度を与える（UEqn.Hを変更）
●攪拌モデル2
MRFによる回転モデルはタイムstepが小さくなりすぎてNG
dynamicMeshによる回転モデルは加速度が働かない？

7. 境界条件
大気開放
壁
壁

8. 計算結果１
色分けは粒子体積分率

9. 計算結果2
流線表示（色分けは始点の違い）

10. ・遠心力で外側に向かった流れによって円周部分の圧力は高い
・底は壁と流体の摩擦によって流れが弱く圧力も小さい
⇒圧力差で上部の液体は下に流れ、次に中央に向かって流れ、再び上昇す
るといった螺旋状循環した流れを形成（2次流れ）
⇒粒子は遠心力で底の外側に集まるが、2次流れによって最後は中央に集まる
考察

11. 結論
回転した流体中の粒子は2次流れに
よって中央に集められる
今後の展開
安息角の考慮（ビンガム）
SRF、MRF、dynamicMeshによる計算

12. 参考文献

13. MRFによる計算
おまけ
timeStepが小さくなりNG
MRFは定常計算のみ？
SRFならうまくいくのか？
流体が回転しない？
dynamicMeshによる計算