ワイヤーメッシュセンサーを使って垂直円管における気液二相流ボイド率分布の計測

Two-phase flow measurement in an upward pipe flow using wire-mesh sensor technology

Jiao, L.; 高瀬 和之; Liu, W.; 永武 拓 ; 上澤 伸一郎  ; 吉田 啓之  ; 柴田 光彦 

Jiao, L.; Takase, Kazuyuki; Liu, W.; Nagatake, Taku; Uesawa, Shinichiro; Yoshida, Hiroyuki; Shibata, Mitsuhiko

日本原子力研究開発機構では、軽水炉の燃料集合体内二相流挙動を数値的に予測する機構論的解析手法の開発を行っており、これまでに機構論的解析手法をベースにしたACE-3DやTPFITなどの詳細二相流解析コードの開発を行っている。これらの解析コードの検証の一環として、燃料集合体内ボイド率分布に対する予測精度を明らかにするために、ボイド率分布計測に実績のあるワイヤーメッシュセンサーを使って、燃料集合体内サブチャンネルを簡略模擬した流路体系でボイド率分布を計測する。ワイヤーメッシュセンサーによるボイド率計測技術を確立するとともに簡単流路のデータベースを構築するため,垂直円管における空気と水の二相流を広範囲に計測した。試験部は長さ4メートルと内径58ミリメートルの円管であり。三層-WMSを2セットを設置した、設置位置は空気注入口から1.15メートルと1.65メートルのところであり。空気は直径0.6mm/1mm/2mmのノズルから注入した。試験は、水の流量と空気の流量をパラメータとし、気泡流からスラグ流まで広い流動条件で実施し、二相流の詳細な情報を取得した。今後、大気圧常温条件でバンドル各サブチャンネル内のボイド率分布を計測する予定である。

To construct a database for upwards air/water flows in a vertical pipe, extensive measurements of air/water flows in a vertical pipe using the wire-mesh sensor technology were conducted at the thermal fluid dynamic test facility TPTF of the Japan Atomic Energy Agency. The test section is 4m in length and 58mm in inner diameter, two sets of three-layers-WMS were set separately at the 1.15m and 1.65m elevation of the air injection position. Air was injected from the bottom of the pipe through 0.6mm/1mm/2mm diameter nozzles. The obtained data are characterized particularly by their quantity and their detailed information on important two-phase flow parameters (e.g. radial distribution of the void fraction, the gas velocity and the time and cross-section averaged bubble size distribution for different test section heights). In the near future, we would like to use the WMS to measure the detailed two-phase flow in sub-channels of a simulated bundle flow.