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Numerical simulation of bubbling fluidized beds by coupling multi-fluid model with discrete element method

多流体モデルと個別要素法の結合による気泡流動層の数値シミュレーション

Guo, L.*; 守田 幸路*; 飛田 吉春

Guo, L.*; Morita, Koji*; Tobita, Yoshiharu

液体金属高速炉の安全解析においては、炉心損傷事故時の多成分多相流の熱流力現象が特に難しい問題として認識されている。そのような複雑な流れでの分散粒子の挙動を精度よく予測することは、数値シミュレーションにおいて解決すべき重要な問題となっている。一方で、粒子ベッドの気泡流動化は、幾つかの産業分野において重要な現象であるばかりでなく、研究分野においても粒子挙動を理解するために取り上げられている。本研究では、気泡流動層の数値シミュレーションのためのハイブリッド法を個別要素法と多流体モデルを結合することで開発した。ガラス粒子を用いた気泡流動層の典型的な系を解析し、開発した結合アルゴリズムを検証した。その結果、本モデル及び手法は粒子ベッドにおける気泡流動化現象の数値シミュレーションに有用な方法であることが示された。

In the safety analysis of liquid-metal fast reactors, thermal-hydraulic phenomena of multicomponent, multiphase flows in core disruptive accidents are regarded as particular difficulties. Accurate prediction of dispersed particle behaviors in such complicate flows is one of the key issues to be solved in numerical simulations. On the other hand, bubbling fluidization of particle beds is not only considered as an essential phenomenon in some industry areas, but also employed to understand the particle behaviors in the research field. In this study, a hybrid method for numerical simulations of bubbling fluidized beds was developed by combining the discrete element method with the multi-fluid model. A typical system of bubbling fluidized beds with glass particles is analyzed to validate the developed coupling algorithm. It was indicated that the present models and methods could provide a useful means for the numerical simulation of bubbling fluidization phenomena in particle beds.

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