Development of numerical method for simulation of gas entrainment phenomena

ガス巻込み現象に対する数値解析手法の開発

伊藤 啓; 山本 義暢*; 功刀 資彰*

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

ガス巻込み現象の直接数値解析を目的として高精度気液二相流解析手法の開発を行っている。本件では、構造格子系において開発されたMARS法のコンセプトに基づき、体系形状模擬性に優れる非構造格子系における手法開発を実施した。検証解析の結果、開発した手法が従来の高精度手法と同等以上の解析精度を有することを確認した。また、各相の体積保存性を満足させるために流体率輸送に関する修正手法を構築した結果、修正を行わない場合と比較して非構造格子系において高精度な解を導くことが可能となった。表面張力計算手法についても検討を行い、界面からの距離関数を再構築して界面曲率の計算を行う手法が最も高精度であることを確認した。

For the purpose of direct numerical simulations of gas entrainment in fast breeder reactors, we are developing a high-precision seamless physical simulator based on computational scientific approaches. An unstructured mesh partitioning method was employed in this study and a high-precision calculation method for gas-liquid two-phase flow on the unstructured mesh was developed on the basis of the MARS formulated on a structured mesh. As the result of the verification, it was confirmed that the developed method has comparable or higher calculation accuracy compared to conventional methods. In addition, a correction method was introduced to the advection term of the volume fraction transport equation to improve volume conservation. The correction method led higher calculation accuracy on the unstructured mesh compared to the original method. Errors in a surface tension calculation were also estimated and the reconstructed distance function method showed the most accurate result.