| 研究概要 |
本年度の研究から以下のことが明らかになった.
1.今日の過渡二相流の数値解法の主流である二流体一圧力モデルは基礎式が不適切性であり,差分式の数値粘性効果と気液界面の剪断応力の作用を利用して安定な数値解を得ている.このため解の一義性が保証されていない.そこで,基礎式と数値解法を再検討し,一義的な解が存在する数値解法として,オイラー法とラグランジ法を組み合わせた新しい過渡二相流の数値解法のアーキテクチャを確立した.
2.過渡二相流の数値解析上困難さに遭遇する局所的に熱的非平衡状態について,本研究では,定常状態で熱的非平衡状態が形成できる高温高圧水の加速流を取り上げ,気泡核の存在に着目して,過熱液が蒸発し,飽和状態に遷移する緩和過程について,気泡数密度の影響を実験的解明し,現象をモデル化する研究を行い,過熱液の自己蒸発過程は過熱度のみに依存するのではなく,過熱状態の時間積分値,即ち,平均過熱度と通過時間の積により支配されることを明らかにした.このことは,巨視的な熱的非平衡の緩和現象が開始するのは,気液界面積濃度と過熱度の積にしきい値が存在することを物語っている.
3.現行のTRACやRELAP5に代表される軽水炉の安全解析コードで用いられている気液界面の熱伝達率と界面積濃度の構成式の組み合わせは,熱的非平衡状態を短時間の内に平衡状態に緩和できるように過大評価されており,熱的非平衡二相流の緩和現象をシミュレーションするという観点では改良する必要があることが明らかになった.
4.流路口径をパラメータとする実験を行い,50μm以下の口径の流路では過熱液の自己蒸発は巨視的には生じないことを明らかにした.
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