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Approach to analysis of hydrogen combustion inside of radioactive waste vessels using CFD softwares based on an open source "OpenFOAM"

オープンソースソフトOpenFoamで構築した解析プログラムによる放射性廃棄物容器中の水素燃焼へのアプローチ

Thwe, T. A.  ; 寺田 敦彦  ; 日野 竜太郎

Thwe, T. A.; Terada, Atsuhiko; Hino, Ryutaro

高レベル放射性含水廃棄物容器中に水素が継続的に発生しているので、水素の燃焼と爆発の危険性について注意する必要がある。水素安全管理においては、実験的な研究に加え、火炎伝播現象の予測におけるCFDアプローチは重要な役割を果たしている。そこで、放射性廃棄物容器中の水素燃焼へのアプローチとして、オープンソースソフトウェア、OpenFOAMを用いて、水素-空気予混合火炎伝播シミュレーションを行った。勝身ら[長岡技術科学大学]による水素-空気爆発実験から導き出された新しい層流火炎速度モデルをXiFoamソルバーに実装したシミュレーションでは、実験と同じく火炎が外側に広がったときにしわ状火炎が形成され、シミュレーションから得られた球状火炎半径は実験結果と0.005秒以内の差でよく一致した。

Since hydrogen is continuously generated and releases inside of high-level radioactive waste vessels, the awareness must be taken on the risk of hydrogen combustion and explosion. In hydrogen safety management, besides the experimental investigations, CFD approaches in predictions of flame propagation phenomena are of important role. As an approach to analysis of hydrogen combustion inside of vessels, we used the open source software, OpenFOAM and performed the simulations for propagation of H$$_{2}$$-air premixed flame. A new laminar flame speed model deduced from H$$_{2}$$-air explosion experiments by T. Katsumi et al. [Nagaoka Univ. Tech.] was implemented in the XiFoam solver and reproduced the propagation of H$$_{2}$$-air flame. Flame radius obtained by simulation agreed with the experimental results within 0.005s. Wrinkle flame formation was observed when the flame propagated outwardly as in experiments.

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