格子ボルツマン法によるジェットブレイクアップ挙動解析

Numerical simulation of jet breakup behavior by the lattice Boltzmann method

松尾 英治*; 阿部 豊*; 岩澤 譲*; 海老原 健一   ; 小山 和也*

Matsuo, Eiji*; Abe, Yutaka*; Iwasawa, Yuzuru*; Ebihara, Kenichi; Koyama, Kazuya*

ナトリウム冷却高速炉の炉心崩壊事故を想定した場合、溶融炉心材料の冷却材へのジェットのブレイクアップ挙動を理解することが必要であることから、流体力学的相互作用によるジェットブレイクアップ挙動を格子ボルツマン法(LBM)を用いシミュレーションした。まず、実験との比較により、LBMのジェットブレイクアップシミュレーションへの適用可能性を検証した。さらに、ウェーバー数及びフルード数などの無次元数の影響をLBMを使って調べた。その結果、ジェット界面が不安定になる場合、ジェットブレイクアップ長さはフルード数に依存せず、エプスタインの相関式とよく一致することが分かった。なお、本論文は、日本機械学会第18回動力・エネルギー技術シンポジウムでの発表内容を詳細にまとめたものである。

In order to understand the jet breakup behavior of the molten core material into coolant during a core disruptive accident (CDA) for a sodium-cooled fast reactor (SFR), we simulated the jet breakup due to the hydrodynamic interaction using the lattice Boltzmann method (LBM). The applicability of the LBM to the jet breakup simulation was validated by comparison with our experimental data. In addition, the influence of several dimensionless numbers such as Weber number and Froude number was examined using the LBM. As a result, we validated applicability of the LBM to the jet breakup simulation, and found that the jet breakup length is independent of Froude number and in good agreement with the Epstein's correlation when the jet interface becomes unstable.