FLOW-3D 適用事例 – エネルギ


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エネルギ の適用例

エネルギ 関連事業に従事しているエンジニアは流体解析を通して得られるソリューションから広範囲なプロセスに対する複雑な設計を日々行っています。これら多くの問題は自由界面を有しており、FLOW-3Dは独自に正確な分析を行います。これらの問題は以下のような分野です。

  • 海洋におけるコンテナの中の燃料や船荷
  • 海岸における波浪効果
  • 6自由度移動物体の最適なパフォーマンス
  • 波力エネルギ変換装置の設計
FLOW-3Dの一般移動障害物(GMO)モデルによる解析 (12本のロープで海底に固定されたオイルプラットフォーム)

FLOW-3Dの一般移動障害物(GMO)モデルによる解析
(12本のロープで海底に固定されたオイルプラットフォーム)

FLOW-3Dは自由界面を正確に捉え、リーズナブルな時間と実験に対して低コストで、新しい設計、開発にお役立て頂けます。

波の衝撃効果

20mの波とスパーの連成解析(提供元:Stress Engineering)

20mの波とスパーの連成解析(提供元:Stress Engineering)

海洋構造物のエアギャップと波の衝撃荷重を予測

重力で支えられた構造体に対する波の衝撃 (提供元:Stress Engineering)

重力で支えられた構造体に対する波の衝撃
(提供元:Stress Engineering)

海洋プラットホームのエアーギャップは、重要な設計パラメータであり 極端な設計条件では、エアーギャップが最小になるように決定されています。FLOW-3Dは、TLP(tension leg platforms)やセミサブ(semi-submersibles)などの海洋プラットホームにおけるエアーギャップと波の衝撃荷重の予測に使用できます。

スロッシング

FLOW-3Dを使用したスロッシング解析(提供元:Bureau Veritas)

FLOW-3Dを使用したスロッシング解析(提供元:Bureau Veritas)

製造や輸送船(重力セパレータ、LNGタンク、バラストタンク)における容器の中の激しいスロッシング効果は安全設計において重要な要素です。この種の容器は内部で大きな圧力が発生することがあります。タンクにおける燃料の激しい動きはタンクやそれを支える構造において大変危険です。

波力 エネルギ 装置

近年、環境に優しいエネルギ開発への興味が世界中で急激に広まっています。海洋(流れ、波など)でのエネルギ装置はその中の一つで、FLOW-3Dでは正確にモデル化が行えます。

現実的なシミュレーション: 実験用波浪タンクのWRASPA 資料提供:Manchester Metropolitan大学 および Lancaster大学(イギリス)

現実的なシミュレーション: 実験用波浪タンクのWRASPA
資料提供:Manchester Metropolitan大学 および Lancaster大学(イギリス)

FPSO (Floating Production and Storage Offloading)

FPSOにおける波の衝撃解析(提供元:Charles Ortloff)

FPSOにおける波の衝撃解析(提供元:Charles Ortloff)

沖合深海において石油会社は石油の貯蔵、輸送をFPSOs(Floating Production and Storage Offloading)船に頼っています。嵐など荒れた波に対する構造的な問題や波の衝撃荷重など安全が確保できるか予測しておく必要があります。

ここではFLOW-3Dにより、FPSOの船首からブリッジなどフルスケールでモデル化が行われ、デッキを越える60ftの波での衝撃が計算されました。本図はデッキに波が衝突し、水が流れ落ちている様子を表しています。この衝撃はデッキ上での圧力履歴から確認することができます。

オイル/ガス/水 セパレータ

FPSOにおける流動解析(カラーはオイルと水を表します。)

FPSOにおける流動解析(カラーはオイルと水を表します。)

 

重力セパレータの効果はCFDで改善されます。

  • ガスと液体の均一性改善とスロッシングの波によるオイルと水の混合を避けるための容器の改善
  • 流動と分離の効果における内部設備の決定
  • オペレーションにおける効果の確認
  • 小スケールでの正確なモデル化(多層流体、液滴、粒子、気泡など)

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パイプ浄化

STL形状(左)と粒子と流れの3D解析結果(右) (提供元:Narvik Institute of Technology)

STL形状(左)と粒子と流れの3D解析結果(右)
(提供元:Narvik Institute of Technology)

製造パイプにおける浄化において、上方に向かう流れでも質量が重い粒子は沈降します。装置はこれら粒子を捕獲するよう設計されます。Fig.1に示すようにパイプの中のバケットはそのような装置の一例です。バケットの外の上方への流れが速く、粒子をバケットの中に囲い入れます。

この設計では上方へ向かう流速が粒子の沈降速度より速く、結果として粒子がバケットとパイプの隙間から逃げるのを防いでいます。

Production_pipe_cleanup

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