ギネスカスケードを計算してみよう


ギネスカスケードとは?

 ビールの泡が上から下に移動する現象です。ギネスビール(https://www.guinness.com/ja-jp/)でよくみられることから、ギネスカスケードと呼ばれています。この現象は120秒近く続くそうです。ピルスナーでもこの現象は見られますが、ギネスの方が観察しやすいようです。



オーストラリア・メルボルンにあるCSIRO(豪州連邦科学産業研究機構)が流体シミュレーションソフト(Fluent)を使って解析しています。今回は、OpenFOAMを使ってシミュレーションで計算してみました。図は通常のビール(ピルスナー)とギネスビールの比較(推定)です。ここで注意したいのは、ギネスビールは泡が小さいということ、そして粘度が少し高いということです。ピルスナーよりもギネスの方がカスケード現象が起こりやすいのは、このあたりにありそうです。

上昇する気泡が引き起こす対流がキーになるため、粒子(気泡)と流体の強練成解析となります。計算は粒子と流体の弱練成ソルバーであるuncoupledKinematicParcelFoamを強練成解析ソルバーに改良して実行しました。表示はグラス右半分の断面です。ゆっくりと粒子(気泡)が上昇し、上に到達した後、ゆっくりとガラス面(右側)を下降していくのがわかります。気泡の直径は60um、粘度2cPでの計算。粒子は全部で12万個以上です。

これを3次元で表示した結果が次の動画です。再生速度は上の動画よりも早くしています。色分けは気泡の動く方向で、赤が上昇、青が下降です。グラス中央を上昇し、表面を下降していることがわかります。外から見ると気泡が上から下に移動して様子が見えるはずです。

さらに計算モデルを進化させて、表示をギネスビールっぽくすると、実際と似た映像になります。このあたりはかなりマニアックな話なので、また別の記事で紹介します。

麦酒物理研究所ーBeer Physics Reserch Center-

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