高精度渦流れ解析スキームの開発

A High-precision numerical simulation scheme for vortical flows

伊藤 啓; 功刀 資彰*; 大島 宏之

Ito, Kei; Kunugi, Tomoaki*; Ohshima, Hiroyuki

ナトリウム冷却大型高速炉の設計研究においては、コンパクト化した炉心を採用する予定であるため、炉容器内冷却材流速が高速化する見込みである。そのため、炉容器内におけるさまざまな熱流動課題を解決する必要がある。その1つがホットレグ吸込み口において発生する液中渦によるキャビテーション現象である。キャビテーションは、構造健全性確保の観点から抑制する必要があるが、キャビテーションは相変化を伴う複雑な現象であるため、その発生を予測するのは容易ではない。このため、著者らは渦流れに伴うキャビテーション現象を再現できる数値解析手法の開発を進めている。本件では、高精度渦流れ解析スキームの開発と基礎検証について述べる。

In the design study of a large-scale sodium-cooled fast reactor in Japan (JSFR), an innovative concept with a compact reactor vessel and resulting higher coolant velocity in the vessel has been examined. Such a concept may causes several thermal-hydraulics issues in the reactor vessel. One of very important issues is the cavitation phenomena due to a sub-surface vortex caused near the suction mouth of an outlet pipe. For the structural integrity, the cavitation phenomena have to be suppressed. However, the onset condition of the cavitation phenomena can not be clarified easily because the cavitation phenomena shows highly complicated behaviors associated with phase change. Therefore, the authors are developing a high-precision numerical simulation scheme for vortical flows to simulate the cavitation phenomena accurately and efficiently. In this paper, a high-precision numerical simulation scheme for vortical flows is developed and a basic verification of the scheme is conducted.