Applicability of numerical simulation to gas entrainment phenomena

ガス巻込み現象に対する数値解析の適用性評価

伊藤 啓; 堺 公明; 大島 宏之; 田中 伸厚*

Ito, Kei; Sakai, Takaaki; Ohshima, Hiroyuki; Tanaka, Nobuatsu*

ガス巻込み現象に対する数値解析手法の適用性を調査するため、基礎試験体系におけるガス巻込み現象を対象とした解析を実施した。実炉への適用を念頭に置き、計算コストを減らすためにかなり粗いメッシュ分割を用いた解析を行い、解析結果の流速分布から伸長渦理論に基づく手法を用いて計算されたガス巻込み判定パラメータを用いて、ガス巻込みの評価を実施した。各解析ケースの結果及び得られた判定パラメータは、実験結果や他のケースで得られた結果と比較を行い、解析精度の評価を行った。その結果、かなり粗いメッシュ分割を用いた場合であっても、数値解析手法が流速の変動挙動やガス巻込み判定パラメータを正しく導くことが明らかになり、また、液深を変化させた場合の挙動も正しく評価されることが明らかになった。さらに、乱流モデル及びメッシュ分割がガス巻込み評価に与える影響について検討し、これらの要素が与える影響は大きくないことが確認された。これらの結果から、本件で用いたガス巻込み評価手法が適切であることが示された。

Gas entrainment (GE) phenomena in a basic unsteady GE experiments were numerically surveyed to make clear an applicability of numerical simulations to a GE evaluation. To establish realistic evaluation methods, the numerical simulations were conducted on rather coarse mesh partition to reduce computational costs and the GE behaviors were evaluated by GE related parameters. As the results, it was confirmed that the numerical methods could reproduce the velocity fluctuation data and the GE related parameters even with the coarse mesh partition. In addition, the sensitivities of a turbulent modeling and a mesh partition on the simulation accuracy were discussed. These two factors could not lead significant improvements of the GE related parameters for the GE evaluation in this study. These results showed that the proposed numerical methods were appropriate to evaluate the GE phenomena.