Proposal of design criteria for gas entrainment from vortex dimples based on a computational fluid dynamics method

数値解析手法を用いたくぼみ渦によるガス巻込み防止基準の提案

堺 公明; 江口 譲*; 文字 秀明*; 岩崎 隆*; 伊藤 啓; 大島 宏之

Sakai, Takaaki; Eguchi, Yuzuru*; Monji, Hideaki*; Iwasaki, Takashi*; Ito, Kei; Ohshima, Hiroyuki

高速炉内の自由液面においてくぼみ渦が誘起する2種類のガス巻込み現象に関して、数値解析(CFD)手法を用いたガス巻込み防止設計基準の検討を実施した。1種類目のガス巻込み現象は、ガスコアが出口配管まで伸長されることによって発生し、比較的大量のガスが系統内に吸込まれる。もう1つは、ガスコア先端から継続的に気泡が離脱することによって発生する。自由液面のくぼみ渦に関する基礎試験を対象としたCFD結果に基づき、ガス巻込み防止設計基準を判定するための値として、局所的なCFD無次元数を定義した。その結果、CFD無次元数は、設計においてガス巻込み発生の有無を評価するために有用であることが明らかになった。

Design criteria for gas entrainments (GE) from the liquid surface in a fast breeder reactor system were proposed in this paper for the two types of GE phenomena from a vortex dimple based on a computational fluid dynamics (CFD) method. The first gas entrainment phenomenon is a gas core extension directly to the outlet piping level, which induces large amount of GE to the flow system. The second is continuous bubble detachments from the tip of the vortex dimple. Based on CFD calculations for elemental experiments of the surface vortex, local CFD non-dimensional numbers were defined as the design criteria to prevent GE. In conclusion, it was found that the CFD non-dimensional numbers are useful for the design parameters of GE prevention.