2005 Fiscal Year Annual Research Report
粒子・格子ハイブリッド法による原子炉気液二相流直接シュミレーション法の開発
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17206097
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
岡 芳明 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (40011225)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
劉 傑 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (50376505)
越塚 誠一 東京大学, 大学院工学系研究科, 教授 (80186668)
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| Keywords | 粒子法 / 格子法 / ハイブリッド法 / 気液二相流 / フラッディング |
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| Research Abstract |
ドライアウト現象の予測は沸騰水型軽水炉の安全設計上の重要課題であり、環状噴霧流中で燃料棒表面の液膜を解析することが必要である。本研究では粒子・格子ハイブリッド法を用いて対向気流中の液膜を解析した。
気液二相流に適用するために粒子・格子ハイブリッド法を改良した。格子は計算領域に固定しており、粒子は壁面と境界面に使用する。境界面粒子には格子で計算された流れ場の速度を内挿する。粒子のy座標を固定し、見かけ上粒子はx方向にしか動かないモデルとする。粒子間距離がほぼ均一になるので、滑らかな液面を表現することができる。表面張力は粒子配置から直接計算する。粒子から格子へは表面張力、密度、粘性係数の外挿を行う。格子上では支配方程式を有限体積法で離散化する。格子幅を十分小さくし、層流底層の解析、低レイノルズ数k-εモデルによる乱流計算を行う。
Flooding現象の解析を行った。計算体系は鉛直円管内部の軸対称二次元場モデルで、水が壁面に沿って下降し、鉛管内部では空気が上昇する。重力と圧力勾配を考慮する。最終的に収束した最高液膜高さは圧力勾配の増加に伴ってほぼ線形に増加しており、参考文献の計算結果と同程度であった。Flooding現象はWallisによって実験式が作られており、気液二相流解析コードの整合性を調べるために用いられている。計算結果とWallisの実験式がほぼ一致した。これにより、改良した粒子・格子ハイブリッド法の妥当性を示せた。
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