2018 Fiscal Year Research-status Report
Study on the interfacial area transport and gas phase diffusion in gas-liquid two-phase flows in a rod bundle flow channel
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17K07009
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
沈 秀中 京都大学, 複合原子力科学研究所, 助教 (20362410)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 熱流動 / ロッドバンドル流路 / 気液二相流 / 気相拡散 / 界面積濃度輸送方程式 / 気液二相流計測 / データベース構築 / 国際研究者交流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ロッドバンドル内複雑な気液二相流の流動特性と気泡拡散移動挙動を予測可能なモデルを開発する目的を実現するために、平成３０年度は６×６ロッドバンドル実験装置を利用し、次の実験研究と理論開発を実施した。
（１）広範囲流動条件において、２本光ファイバーで構成するダブルセンサー・プローブを用いた試験部流れ方向三個所の局所計測を実施し、ボイド率、界面積濃度、気泡上昇速度などのデータベースを構築した。（２）単相流を含む流動に対して、差圧計の高精度計測実験を行い、流れ方向の平均ボイド率と圧力損失のデータベースを再構築した。（３）気相非均一導入の流動条件において、４本光ファイバーで構成するフォーセンサー・プローブを用いた試験部流れ方向一個所の局所計測を実施し、ボイド率、界面積濃度、気泡速度、気泡径などの流動特性値データを取得した。その中のロッドバンドル断面内気泡径分布と気泡拡散速度などデータは当グループの独自方法で取得した貴重なデータである。（４）高速ビデオカメラを利用した流動様式の観察を行い、ロッドバンドル内気液二相流の画像データベースを構築した。（５）本実験で取得したデータの利用により、既存のロッドバンドル内気液二相流用ドリフトフラックスモデルと界面積濃度予測相関式を総合的に評価した。（６）局所パラメーターから断面平均値を求める既存の断面平均法を分析し、それらの問題点を明らかにした。更に、ロッドバンドル内気液二相流の局所パラメーターの断面内と軸方向分布及び気泡拡散現象を考慮した局所パラメーターの新しい断面平均法を提案・検証した。（７）ロッドバンドル内気液二相流の一群気泡界面積濃度輸送方程式のため、既存の気泡合一・分裂モデルを大幅に改良し、これらの改良モデルの有効性を実験データで検証した。（８）本年度の研究成果は国内外学術講演会で発表し、国際学術ジャーナルにも投稿・発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度計画していた、試験部流れ方向のダブルセンサー・プローブとフォーセンサー・プローブ計測系統の増設、ロッドバンドル内空気ー水気液二相流におけるプローブのボイド率、界面積濃度、気泡速度、気泡径などの測定、圧力計の圧力損失などの測定及び高速ビデオカメラの可視化測定を実施し、系統的なデータベースを構築した。さらに、実験データの解析によりロッドバンドル内気液二相流の流動特性と気泡移動拡散挙動を総合的に検討するとともに、既存のロッドバンドル内気液二相流用ドリフトフラックスモデルと界面積濃度予測相関式の予測改善点を明らかにした。また、ロッドバンドル内気液二相流の一群気泡界面積濃度輸送方程式開発のため、既存の気泡合一・分裂モデルを大幅に改良した。以上のように、本年度の成果は、当初計画をほぼ全て完了しており、それ以外の成果も得られいることから、概ね順調に進展したものと評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初計画どおり成果が順調に得られており、最終年度も当初計画に沿って多センサー・プローブ計測系統の更なる増設、気相非均一導入の流動条件でのロッドバンドル内気液二相流の局所計測実施、広流動範囲のデータベースの構築、気相拡散機構と界面積濃度輸送機構の解明ならびに入口条件を考慮したドリフトフラックスモデ ル・乱流誘起気泡衝突力モデル・界面積濃度輸送方程式の開発研究を進展させる予定である。
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| Causes of Carryover |
当初、当該年度のロッドバンドル内気液二相流の局所計測に必要な多センサー・プローブとその計測アンプの部品を新規に購入する予定だったが、現有の部品の再利用により購入の必要がなくなり、次年度の一部使用額が生じた。更に、実験実施の効率化により今年度の実験補助者の補助利用を減少したことで、 予定した人件費・謝金は次年度の使用額になった。 生じた次年度使用額は、実験の増設予定の多センサー・プローブとその計測アンプの新部品購入費、実験装置とその計測系統の維持費等に充てるとともに、実験結果記録用媒体の購入費と複数プローブ同時計測実験の補助者への謝金として使用する予定である。一方、データ解析とモデル開発においては、国内外研究調査及び困難が生じた時海外研究協力者の援助を得るための招聘打合せを予定している。また、得られた研究成果を学会等にて発表するための出張旅費と参加費として使用することも考えている。
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