自由液面部における非定常渦によるガス巻込み現象評価手法の高度化検討(渦中心線の抽出と減圧量の三次元空間分布評価)

Development of analysis method of gas entrainment phenomena from free surface due to unsteady vortex (Evaluation of three-dimensional distribution of reduction of pressure and identification of unsteady vortex center line)

松下 健太郎 ; 江連 俊樹 ; 今井 康友*; 藤崎 竜也*; 田中 正暁  

Matsushita, Kentaro; Ezure, Toshiki; Imai, Yasutomo*; Fujisaki, Tatsuya*; Tanaka, Masaaki

ナトリウム冷却高速炉の原子炉容器内自由液面部でのガス巻込み現象の評価において、ガス巻込み現象の評価ツールとして「Stream Viewer」の開発を進めている。Stream Viewerは、渦周りの速度分布およびBurgus渦モデルを用いて渦中心の減圧量を算出し、その渦のくぼみ深さを予測するツールである。本報では、速度分布から連続的な渦中心線を抽出する機能をStream Viewerに実装し、渦中心線に沿った減圧量の3次元分布を評価する手法を検討した結果を報告する。矩形流路体系での非定常渦の水流動実験を対象に、渦中心線抽出機能を実装したStream Viewerを適用し、渦中心線の抽出が可能であることを確認した。また、渦中心線に沿った減圧量の分布特性から、ガス巻込みの成長の有無を予測し、評価手法を高精度化できる見通しを得た。

For evaluation of gas entrainment phenomenon at free surface in reactor vessel of sodium-cooled fast reactor, the gas entrainment evaluation tool named "Stream Viewer" has been developed. In Stream Viewer, depth of surface vortex dimple is predicted by calculating pressure decrease at the vortex center using velocity distribution around the vortex and Burgers vortex model. In this report, a method to identify continuous vortex center lines from a velocity distribution is newly developed. It becomes possible to evaluate three-dimensional distribution of pressure decrease along vortex center line. Then, the method is validated by applying Stream Viewer to an open channel experiment. As the result, it was confirmed that vortex center lines were successfully identified by the improved Stream Viewer. Moreover, it was also shown that the evaluation accuracy of gas entrainment was expected to be improved by considering distribution of pressure decrease along vortex center line.