スカラー境界条件を使用してスカラー依存の流体プロパティを定義し、類似する2つの流体の混合をシミュレートします。
スカラー境界とプロパティの変化
2つの流体の混合をシミュレートするには、スカラー境界を使用して2つの流体の相対濃度を追跡する。例えば、スカラー境界条件0を指定して最初の流体を表し、スカラー境界条件1を指定してもう1つの流体を表します。この他、流れを駆動するのに必要となる代表的な流速または流量境界条件を指定する。
流体領域には1つの材料を定義する。また、この材料のプロパティがスカラー条件に依存するように定義する。例えば、スカラー関数としての密度の区分直線近似変化は、2つの流体の相対濃度に基づいて変化します。粘性係数や熱伝導率など、その他のプロパティも同じ方法で変化させられる。
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混合を正しくシミュレートするには、拡散係数を入力する必要があります。計算ダイアログでアドバンストダイアログから一般スカラーを有効にし、拡散係数の値を入力します。
拡散係数は、周囲流体へのスカラー量の拡散をコントロールする。ゼロの値は、スカラー量の拡散を一切防ぎます。この量はDABであり、フィックの法則で次式のようになります。
ここで、jAは化学種Aの質量流束です。この関係式は、化学種Aの輸送量（輸送方向に対して垂直方向の単位面積、単位時間あたり）を表しています。これは混合質量密度と化学種の質量分率mAに比例しています。拡散係数の単位は、長さの2乗を時間で割った値である。
拡散係数のいくつかのサンプル値を紹介する。
|
流体 1 |
流体 2 | 拡散係数 |
| 空気（STP） | プロパン | 0.1 cm²/s |
| 空気（STP） | LNG | 0.16 cm²/s |
| 空気（STP） | ガソリン | 0.05 cm²/s |
| 空気（STP） | 水素 | 0.61 cm²/s |
| 空気（STP） | 二酸化炭素 | 0.16 cm²/s |
| 空気（STP） | 酸素 | 0.20 cm²/s |
| 空気（STP） | 水蒸気 | 0.25 cm²/s |
流体の拡散係数は、一般に空中では水中での10,000倍である。
例: 空気と CO2 の混合
容器内の空気と二酸化炭素を混合するには、まず空気をスカラー値0で表し、二酸化炭素をスカラー値1で表すことを決定する（任意で）必要がある。
2つの流れは別々の流入口から流れ込み、混ざり合い、流出口から流れ出る。
空気の流入口の境界条件は流速（または流量）、スカラー条件は0である。二酸化炭素の流入口の境界条件は流速（または流量）、スカラー条件は1である。
容器に1つの材料を指定し、密度をスカラー関数に変更します。区分直線近似変化方法が最適な変化方法である。空気の密度は 1.2047 e-6 g/mm3、二酸化炭素の密度は 1.773e-6 g/mm3 です。テーブルは下図のようになります。
その他のプロパティも同じ方法で変化させられる。解析に最も大きく影響するのは密度であるが、粘性係数も変化させられる。
材料を適用する前に、環境ダイアログの編集をクリックし、可変を選択します。材料物性値を変化させるには、これが必須です。
実行ダイアログの物理現象タブでアドバンストボタンをクリックし、一般スカラーを有効にします。ここでは、空気と二酸化炭素を混合するので、16 mm2/s の拡散係数を指定する必要があります。
解析を実行すると、スカラー量は流れに基づいて容器全体に広がり、材料はスカラーに応じて適合する。流れとスカラーの解析は、流れの解析とともにプロパティが変化するため同時に実行するべきである。
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