界面追跡法を用いたガス巻込み現象の数値解析

Numerical simulation of gas entrainment phenomena with interface-tracking method

伊藤 啓; 小泉 安郎*; 大島 宏之; 河村 拓己*

Ito, Kei; Koizumi, Yasuo*; Ohshima, Hiroyuki; Kawamura, Takumi*

ナトリウム冷却高速炉におけるガス巻込み現象を解析対象として、界面追跡法による高精度CFDコードの開発を行っている。高速炉ガス巻込み現象は、自由液面渦の中心線に沿った界面のくぼみ(ガスコア)およびガスコア先端からの気泡千切れによって特徴づけられる。解析精度向上のため、気液界面形状(界面勾配・曲率)や気液界面における力学的バランスを正確にモデル化した物理ベース手法を開発しており、本発表では、ガス巻込み基礎試験を対象とした検証解析を行うことで、気泡千切れ挙動やガス巻込み量を再現できることを示す。

The authors are developing a high-precision CFD code with an enhanced interface tracking method to simulate the gas entrainment (GE) phenomena in sodium-cooled fast reactors (SFRs). The GE in SFRs is characterized by an elongated interfacial dent (gas core) along the vortex core and the bubble pinch-off at the tip of the gas core. The authors have developed physics-basis algorithms which model accurately the interfacial shape (gradient and curvature) and the mechanical balance condition at an interface. In this paper, a simple experiment of the GE is simulated to validate the developed code. The simulation result of the bubble pinch-off and the entrained flow rate shows good agreement with the experimental data, that is, the developed simulation code can be applicable to the evaluation of the GE in SFRs.