Numerical simulation of two-phase critical flow with the phase change in the nozzle tube

相変化を伴うノズル内二相臨界流の数値シミュレーション

石垣 将宏 ; 渡辺 正; 中村 秀夫  

Ishigaki, Masahiro; Watanabe, Tadashi; Nakamura, Hideo

ノズル内二相臨界流をBest EstimateコードTRACE及びCFDコードFLUENTにより解析し、また数値計算コードによる流量の予測性能評価を行った。TRACEコードによる解析において、臨界流オプションを有効にした。FLUENTコードによる数値シミュレーションには、二相流解析のためのmixtureモデルを用い、相変化を模擬するためcavitationモデル及びevaporation-condensationモデルを適用した。先細末広ノズル内の臨界流(Super Moby Dick実験)及び蒸気発生器伝熱管破損事故模擬実験における破断ノズル内流れの2つのテストケースについて数値解析を行った。各テストケースについて、数値シミュレーションによる破断流量の計算結果は実験値とよい一致を示した。

Two-phase critical flow in the nozzle tube is analyzed numerically by the best estimate code TRACE and the CFD code FLUENT, and the performance of the mass flow rate estimation by the numerical codes is discussed. For the best estimate analysis by the TRACE code, the critical flow option is turned on. The mixture model is used with the cavitation model and the evaporation-condensation model for the numerical simulation by the FLUENT code. Two test cases of the two-phase critical flow are analyzed. One case is the critical flashing flow in a convergent-divergent nozzle (Super Moby Dick experiment), and the other case is the break nozzle flow for a steam generator tube rupture experiment of pressurized water reactors at Large Scale Test Facility of Japan Atomic Energy Agency. The calculation results of the mass flow rates by the numerical simulations show good agreements with the experimental results.