Euler型粒体モデル — 実践ガイドとベストプラクティス

流動層リアクターの解析を例に説明しよう。

1. 形状定義: リアクター形状、分散板、フリーボード領域を含める

2. メッシュ: 粒子径の10〜20倍のセルサイズ、六面体推奨

3. 初期条件: 固相を静止充填状態（$\alpha_s = 0.6$）で下部に配置

4. 気体入口: 分散板からの均一速度（最小流動化速度 $U_{mf}$ の2〜10倍）

5. 非定常計算: $\Delta t = 10^{-4}$〜$10^{-3}$ s で開始

6. モニタリング: 層高変動、圧力損失、ガスバイパス

Ergun式から推定できる。

Geldart分類でA粒子（$20 < d_p < 100$ μm）は均一膨張、B粒子（$100 < d_p < 1000$ μm）は気泡流動化を示す。CFDでもこの違いを再現できることが重要な検証ポイントだ。

2D計算は定性的な挙動の確認やパラメータスタディには有用だが、定量的な予測には3Dが必要だ。特に気泡の合体頻度や飛び出し挙動は2Dと3Dで大きく異なる。ただし計算コストの制約から、まず2Dで方向性を確認し、最終評価を3Dで行うアプローチが現実的だ。

非常に大きい。Euler型粒体モデルはメッシュ依存性が強く、セルサイズが変わると気泡径や層膨張率が変化する。フィルタリングモデル（Filtered TFM）やcoarse-grained simulationの研究が進んでいるが、実務ではメッシュ感度解析が必須だ。