高温素材プロセッシング

[3807] SPH法を用いたマット・スラグ流動の数値解析

^○梨元涼太¹, 夏井俊悟¹, 菊地竜也¹, 鈴木亮輔¹ (1.北海道大学大学院工学研究院)

司会:竹田修(東北大学)

キーワード：copper smelting, matte, molten slag, multiphase flow, smoothed particle hydrodynamics

製銅プロセスにおいてはスラグ中へのマット滴の分散によるスラグロスが問題となる。すなわち生産ロスの削減にはマット・スラグ流動の把握が重要である。直接観察が困難かつ液物性によって界面流動が大きく変化するため、高温下における二液相の分離挙動について未だ十分な知見が得られていない。SPH法は粒子法のひとつで、自由表面を含む流動現象を追跡可能な数値解析法であり、分散相の挙動解析への適用が期待できる。本研究では混相流を記述可能なSPH法を新規に開発し、液柱貫入時の二液相分離挙動の数値解析を行った。水とシリコンオイルを用いた冷間実験を行い、同スケールのシミュレーションと比較し、モデル精度を検証した。その結果、水柱がオイル表面に到達した際の界面形状がシミュレーションと実験で良い一致性を示した。また、水中へのオイルの巻き込みもシミュレーションと実験で同様の挙動が見られた。新規に開発したSPH法は二液相間の界面流動の時間変化が解析可能であることがわかった。