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現象に関する設計基準値の提案

堺 公明; 江口 譲*; 文字 秀明*; 伊藤 啓; 大島 宏之

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

本論文では、くぼみ渦によって引き起こされる二種類のガス巻込み現象に関して数値解析手法を用いた評価を行い、高速炉自由液面からのガス巻込み現象に対する設計基準の提案を行う。一つ目のガス巻込み現象は、ガスコアが直接流出口まで伸長するものであり、一度に多くのガスが巻込まれる。二つ目はガスコア先端からの連続した気泡離脱である。自由液面渦に関する基礎実験体系を対象とした数値解析によって局所的な数値解析的無次元数を定義し、設計におけるガスコア防止基準値として用いた。その結果、数値解析的無次元数はガスコア防止設計の基準値として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.