非定常液中渦キャビテーションモデルの検討

Numerical simulation of cavitation by sub-surface vortex (2nd report, theoretical modeling of unsteady vortex cavitation)

伊藤 啓; 江連 俊樹 ; 大野 修司  ; 上出 英樹 

Ito, Kei; Ezure, Toshiki; Ohno, Shuji; Kamide, Hideki

ナトリウム冷却大型高速炉(JSFR)の研究において、液中渦キャビテーションの抑制は1つの重要な課題である。本論文では、非定常液中渦キャビテーション現象の理論モデルを提案する。本モデルでは、強い液中渦によるキャビテーション挙動は、軸対称非定常Navier-Stoker方程式に基づいて記述する。また、キャビテーション半径は、渦中心の圧力と蒸気圧を比較することで決定する。基礎的なモデル検証として、渦の成長とキャビテーション発生について計算を行い、適切な計算結果が得られることを確認する。

The prevention of vortex cavitation is one of key issues in the study on a large-scale sodium-cooled fast reactor in Japan (JSFR). In this paper, the theoretical modeling of an unsteady vortex cavitation is proposed. In this model, the cavitation behavior in a strong sub-surface vortex is calculated based on the axisymmetric unsteady Navier-Stokes (N-S) equation. Then, the cavitating radius is determined by comparison of the calculated pressure with vapor pressure. As a basic test of this model, vortex development and resulting cavitation are calculated. The results show that the growth of the cavitating region with the development of circumferential can be calculated.