気液界面輸送機構V&Vによる次世代熱流体解析手法高度化に関する研究

• 研究課題/領域番号: 17K17562
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 原子力学; 熱工学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 三輪 修一郎 北海道大学, 工学研究院, 助教 (00705288)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2017年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: 混相流 / 気液二相流 / 熱流体工学 / V&V / 界面積濃度 / 気泡

研究成果の概要

本研究提案は、気液界面輸送機構V&Vによる次世代熱流体解析手法高度化に関する研究を提案し、既存の界面力モデルと界面積濃度項の検証（Verification）と妥当性（Validation）確認を目的とするものである。本助成により、高温高圧の流れ場を室温大気圧条件下にて再現可能な気液二相流実験装置を構築した。流路内の局所データを取得するため、マルチセンサープローブの開発を行い、局所ボイド率分布等のパラメータ取得に成功した。得られたデータベスより、既存の原子炉安全解析コードや、多次元数値解析に使用される二相流モデルの検証を実施した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

二相流CFDや原子炉熱水力安全解析コードに使用されている二流体モデルの精度は、数々の実験相関式への依存度が高いのが現状であるが、その多くは大気圧条件下、定常流れにおけるデータベースより構築されている。実機相当の環境下における既存モデルの妥当性検証は今後益々重要になると考えられ、本研究提案により得られた知見と、そのデータベースは既存モデルの改良ならびに高度化に役立つとともに、解析の「品質」を評価する上での重要な役割を担うと考えられる。