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神谷 朋宏; 吉田 啓之
衝撃波シンポジウム講演論文集(インターネット), 7 Pages, 2024/03
これまで、原子力発電所において事故時に発生することが懸念される蒸気爆発をシミュレーションするため、保存則を満たすghost fluid法を開発してきた。開発手法では、バルク領域が高次精度で離散化される一方で、界面影響領域が一次精度の空間近似で解析されており、一貫したアルゴリズムとなっていなかった。そこで、仮想流体の取得方法を修正し、界面影響領域に対しても高次精度の近似手法を適用できるより包括的なアルゴリズムを提案した。本発表では、アルゴリズムを概説するとともに、数値テスト結果について報告する。
上澤 伸一郎; 堀口 直樹; 柴田 光彦; 吉田 啓之
日本機械学会論文集(インターネット), 84(859), p.17-00392_1 - 17-00392_10, 2018/03
フィルタ付ベントシステムの1つとして、ベンチュリスクラバがある。日本国内では、福島第一原子力発電所事故後の新規制基準の施行以降、ベンチュリスクラバの導入が複数の原子力発電所で進められている。この性能は既存試験にて確認されているものの、Luangdilokらのヘッダを含むマルチベンチュリスクラバの数値解析(Luangdilok, et al., 2009)によれば、既存試験で確認された運転条件範囲を事故時には逸脱する可能性が示唆されている。また放射性物質の除去性能がベンチュリ管内の水-蒸気二相流挙動に大きく影響されると考えられているものの、実験的にベンチュリ管内の流動様式や供給されたスクラビング水の挙動については十分に検証されていない。本研究では、ベンチュリスクラバ内の二相流挙動を明らかにするため、ベンチュリ管内の水-蒸気ならびに水-空気の二相流挙動可視化実験を実施した。その結果、ベンチュリ管内に流入するガス流量の増加に伴い、スクラビング水の供給流量が非線形的に低下し、最終的には停止することが空気実験と蒸気実験ともに確認された。また、ベンチュリ管内の可視化計測によって、実機のベンチュリスクラバで想定されている、スクラビング水の供給孔からの微小液滴の噴霧が本実験条件範囲では確認されなかったことや、ベンチュリ管拡大部に液膜が生成し、その液膜流から間欠的に噴霧が生成するなど、実機では想定されていない流動現象が明らかにされた。
高瀬 和之; 柴田 光彦
可視化情報学会全国講演会(CD-ROM), 11 Pages, 1998/00
核融合炉の真空容器が破断すると、容器内外の圧力差のために外部流体が容器内部に侵入し、容器内に蓄積された放射化ダストを巻き上げることが考えられる。その後、侵入した外部流体は炉内の崩壊熱により加熱されて高温になるため、容器内外の流体温度差に起因して破断箇所に浮力流が形成され、この浮力流によって容器内の放射化ダストが容器外に同伴されることが考えられる。そこで、真空破断時における微粒子ダストの飛散挙動を数値解析的に検討評価した。解析には流体の圧縮性を考慮した3次元円筒座標系を使用した。流体と粒子間の相互作用として粒子に及ぼす流体力を運動方程式に付加した。また、可視化実験を行って微粒子ダストが浮力流に同伴されて移行することを確認した。解析結果と実験結果の比較から、本解析は真空破断後の容器内圧力の上昇を良く模擬していることがわかった。今後は真空容器外部に流出するダスト量を定量的に評価し、核融合炉の熱流動安全設計に資する考えである。
木村 俊哉
JAERI-Data/Code 97-008, 13 Pages, 1997/03
JAERI-Data-Code-97-008.pdf:0.77MB
日本原子力研究所計算科学技術推進センターにおける5台の並列計算機(VPP300,SX-4,T94,SP2,SR2201)に対して、2次元の陽的オイラーコードを移植し、典型的な圧縮性流れの問題を解くことによって、それらの実効性能を測定し、それぞれの特徴の違いを調べた。その際、格子サイズ、プロセッサ台数、そして並列化方法を変えて、それぞれについて実効性能(計算速度、加速率、並列化効率)及び通信時間を測定した。
土井 禎浩
PNC TN9420 96-057, 48 Pages, 1996/09
双曲型微分方程式の解法として提案されたCIP(Cubic Interpolated Pseudo-particle)法は,移流方程式に対する数値拡散が少ない解法として近年注目されている。また,CIP法を用いた解析手法C-CUP(CIP and Combined,Unified Procedure)法は,圧縮・非圧縮を同時に解析できること,相変化および混合問題等を解析できることから従来は解析が困難であるとされてきた問題,例えば,非圧縮性流れから圧縮性流れまでの連続解法や溶融などの相変化を伴う解析に適用されはじめている。本報告はCIP法の高速炉分野における熱流動解析への適用性を検討するため,非圧縮性および圧縮性流体の支配方程式を整理し,CIP法の特徴,C-CUP法の計算手順および解析例について調査したものである。CIP法およびC-CUP法を調査した結果,CIP法は,1階線形の双曲型微分方程式の解法で,熱流体の支配方程式における移流方程式を解くために格子点間の変数を3次関数で補間し,変数と変数の3次補間式の微分値を移流させる手法であることがわかった。この方法は状態の急激な変化を捕らえることが可能であり,数値拡散による解の劣化を抑制できる。また,C-CUP法は,熱流体の支配方程式を非移流項と移流項に分離し,移流項の計算にCIP法を適用し,非移流項の計算には差分法を用いて解を求める計算手法である。この方法はCIP法を用いることにより解の急激な変化に対して安定な計算が行えるという長所を持つが,非保存形表示の支配方程式を用いるため,質量保存は必ずしも保証されないという欠点を持つ。解析への適用例としては,CIP法とC-CUP法が,急激な密度変化に対して計算が安定であること,物体表面の記述性に優れている等の特徴から,相変化(溶融,凝固,蒸発など)を伴う現象や密度の異なる流体が混合する現象,個体壁の移動を扱う問題などが解析されており,これらの概要についてまとめた。
