非構造格子体系における気液二相流解析手法の開発

Development of simulation method for gas-liquid two-phase flow on unstructured mesh

伊藤 啓; 山本 義暢*; 功刀 資彰*

Ito, Kei; Yamamoto, Yoshinobu*; Kunugi, Tomoaki*

原子力機構では原子炉容器をコンパクト化し、主冷却系統を2ループ化したナトリウム冷却高速炉の設計検討を進めている。本設計概念では、容器内での流速が増加するため、容器内自由液面におけるガス巻込み現象の発生が懸念されている。炉心領域への気泡混入は原子炉出力の変動を生じるため、気泡巻込み量を許容範囲以内に抑えることが重要であるが、原子炉内ガス巻込み現象は、熱流体運動特有の非線形現象及び複雑・複合形状を伴う各種多重相関現象として出現するため、無次元数等による統一的な評価指針の策定は困難である。そこで、現在、高速炉ガス巻込み現象を高精度評価することを目的とし、計算科学的手法に基づいた高精度・シームレス物理シミュレータの構築を行っている。本件は、その一環として、非構造格子系における高精度気液二相流数値解析手法の開発とその検証を行った結果について報告する。

For the purpose of direct simulation of gas entrainment (GE) phenomena in a sodium-cooled fast reactors, we are developing a high-accuracy seamless physical simulator based on computational scientific methods. In this study, a high-accuracy calculation method for gas-liquid two-phase flow on unstructured mesh has been developed. In this paper, formulations of the calculation method and calculation results of the verification works solving slotted-disk rotation problem are presented. As the verification result, it became clear that the present method had comparable or higher calculation accuracy comparing with conventional high-accuracy methods. In addition, a correction method was introduced to the advection term of the volume fraction transport equation to improve volume preservation characteristics of each phase. This correction method could lead higher calculation accuracy on unstructured mesh comparing with the original method (without correction method).