強制対流サブク-ル沸騰気泡層の混相流体力学的構造に関する研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08458124
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 芹澤 昭示 京都大学, 工学研究科, 教授 (10027146)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 河原 全作 京都大学, 工学研究科, 助手 (10201451) ; 高橋 修 京都大学, 工学研究科, 助手 (40127098) ; 片岡 勲 大阪大学, 工学研究科, 教授 (80093219) ; 三島 嘉一郎 京都大学, 原子炉実験所, 教授 (60027472)
• Keywords: サブク-ル沸騰 / 気泡層 / 混相流体力学的構造 / 限界熱流束 / 実験 / 解析的モデル

Research Abstract

内管を電気加熱した円環流路内を垂直上向きに流れるサブク-ル水による強制対流熱伝達領域からバーンアウトに至るまでの熱流束条件下で、熱伝達特性を律速している加熱面近傍の気泡層の混相流体力学的構造や混相流動機構の遷移のメカニズムを実験的に明らかにするとともに、実験による観察結果に基づく、より適切な物理モデルを構築して強制対流サブク-ル沸騰及びその限界熱流束を予測する手法を探究することが本研究の目的である。平成8年度及び平成9年度前半期に最大5気圧まで蒸気加圧可能な強制対流沸騰実験装置の製作と一部改良を行い、平成9年度後半から本格的な実験を行った。実験研究と並行して行ってきた気泡層モデルの改良と二流体モデルに基づく数値シミュレーションの結果から、特にDNB型かあるいはドライアウト型かの移行判定に高サブク-ル領域でのボイド挙動が大きく影響することが明らかとなった。その解析結果にしたがって、当初のスケジュールを変更して高サブク-ル領域での沸騰気泡挙動を高速ビデオで詳細に観察し、解析と比較検討を行った。今後は気泡層内部の構造を詳細に観察するとともに、気液二相流の局所構造を実験的に測定する。なお、前述したように、DNB予測モデルである気泡層モデルを物理現象に即して改良し、二流体モデルと連成した解析結果はDNB熱流束に関する多くの実験結果を精度よく予測することができた。この成果の一部は本年8月にソウルで開催される国際伝熱会議にて発表する予定である。

Research Products

• [Publications] I.Kataoka et al.: "Study on Analytical Prediction of Forced Convective CHF Based on Multi-Fluid Model" Proc.of the Japan-VS Seminar on Two-Phase Flow Dynanics,July 15-20,1996. 145-152 (1996)
• [Publications] I.Kataoka et al.: "Study on analytical prediction of forced convective CHF based on multi-fluid model" Nuclear Engineering and Design. Vol.175. 107-117 (1997)
• [Publications] Z.Kawara et al.: "Analysis of Forced Convective CHF Bosed on Two-Fluid Model and Three-Fluid Model" Heat-Transfer 1998. (予定). (1998)