| 研究課題/領域番号 |
19K14897
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| 研究機関 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
上澤 伸一郎 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究職 (80737073)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | ボイド率 / 定電流法 / ワイヤメッシュセンサ |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、定電流法、WMS（ワイヤメッシュセンサ）に対する気液二相流解析と電流密度解析の連成解析手法を確立することにより、計測電極間の不明確な電流密度に起因する計測の不確かさを明らかにして各計測技術の適用条件を明確にするとともに、電流密度分布解析結果に基づいたボイド率換算式を提唱することを目的としている。令和元年度の具体的な研究実績は以下の通りである。
①計測対象となる流動場の再現
電流密度の計算対象となる流動場の計算機内での再現が必要であることから、研究代表者が所属する日本原子力研究開発機構が独自に開発した二相流詳細解析コードTPFIT（Two-Phase Flow simulation code with Interface Tracking）を用いて、定電流法とWMSの計測電極周りの気液二相流挙動を再現した。WMSにおいては電極となるワイヤにより気泡が分裂するなどの実験でも確認されていた挙動を確認した。また、ワイヤの濡れ性（接触角）の影響についても検討し、濡れにくい電極においては、気泡通過後もワイヤに気泡の一部が残留するなど、ワイヤの濡れ性が気泡挙動に影響を与えることを示した。
②電極密度分布の再現
①で取得した気液二相流の流動場に対する電場密度分布の計算を実施した。電流密度分布計算には有限要素法を用いた3次元電流密度分布解析ソフトウェアであるサイエンスソリューションズ社製EMSolutionを使用した。流動場解析より得られた気液二相流に応じた電極周りの電流密度分布計算を実施することにより、定電流法とWMSで得られる電気信号を再現した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の計画通りに研究開発が進んでいることから、おおむね順調に進展していると言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
①連成解析手法の妥当性検証
上記連成解析手法の妥当性検証のため、様々な流動条件に対して、定電流法やWMSでボイド率を計測し、データベースを構築する。そのうえで、得られた実験データと同条件の気泡流の3次元構造の数値データをTPFITで取得し、その流動場を有限要素法を用いた3次元電流密度分布解析の計算対象として用いることで、定電流法やWMSで得られるであろうボイド率のデータを計算機上で取得する。得られた計算データと実験データを比較することで、連成解析手法の妥当性を検証する。
②電流密度分布解析結果に基づいたボイド率換算式の提唱
上記の気液二相流計算と電流密度分布計算を用いて、各計測手法の計測信号と電流密度分布の関係について明らかにする。電流密度に起因する計測の不確かさを明らかにし、既存研究で提案されたボイド率換算式の検証ならびに、より高精度なボイド率換算式を提唱する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
次年度使用額が生じた理由は、当初予定していた流動場解析と電流密度分布解析の連成アルゴリズムのコーディング作業関連について予定よりも支出を抑えられたためである。
翌年度分として請求した助成金と合わせた使用計画として、当初予定していた機械学習用計算機の購入について、より性能の高い計算機を購入する予定である。
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