ヘリカルコイル管内気液二相流のCT計測及び数値解析

Computer tomography measurement and numerical simulation of gas-liquid two-phase flow in a helically coiled tube

大岩 浩司; 村井 祐一*; 吉川 信治 

Oiwa, Hiroshi; Murai, Yuichi*; Yoshikawa, Shinji

高速増殖炉もんじゅではヘリカルコイル型蒸気発生器が用いられている。この蒸気発生器は伝熱管の曲率に起因する遠心加速度の作用で液相が伝熱管の壁面に押さえつけられる特徴を持つ。この現象は流体力学的な振動を誘発すると思われる急速な沸騰を抑制する効果があると考えられている。本研究では特に遠心性加速が流れを支配すると思われるスラグフローに着目し、非加熱実験における可視化CT計測及びCIP-Level set法による数値シミュレーションにより流体の遠心性加速の影響について調査した。その結果、遠心加速には伝熱管壁面に液相を保持する効果と二次流れにより壁面をカバーするように液相を広げる効果があることがわかった。

Helically coiled type steam generator is used in Fast Breeder Reactor "Monju". The characteristics of this steam generator is affected by the centrifugal acceleration due to curvature of the heat transfer tube. The centrifugal acceleration forces the liquid phase to the wall of the tube. This phenomenon suppresses the rapid boiling that may induce the hydrodynamic oscillation. In this study, the effect of centrifugal acceleration and inlet conditions of the fluid is investigated by experiment using backlight imaging tomography and numerical simulation using CIP-level set method. We focused on a slug flow regime in which centrifugal acceleration dominates the flow. The present study showed two types of the centrifugal acceleration effects. One is the effect that holds the liquid phase near the tube wall, and another is the liquid-covering effect on the wall by secondary flow.