非定常ガス巻込み渦の同定手法の検討; 渦中心線の抽出による自由渦の3次元的挙動評価

Development of identification method of unsteady gas entrainment vortex; Evaluation of three dimensional behavior of free vortex by identification of 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炉上部プレナム内自由液面部におけるカバーガス巻込み渦の発生が、高速炉の安全設計上の課題となる。そのため、ガス巻込み渦を数値解析によって評価する必要があり、数値解析等で得られた速度分布に基づくガス巻込み量評価ツール「Stream Viewer」を開発している。本報では、Stream Viewerの高度化の一環として、自由液面上の渦中心点を起点として最近接の渦中心点を逐次探索することで連続的な渦中心線を抽出し、ガス巻込み渦の挙動を3次元的に評価する手法を検討した。検討した渦中心線の抽出手法を非定常に物体後流渦が発生する開水路試験体系に適用した結果、ガス巻込み渦が発生し得る体系において渦中心線の抽出が可能であることを確認した。また、渦の発生から下流への進展までにおける渦中心線の挙動を評価し、下流まで進展しガスコアが成長する渦と、ガスコアが成長しない渦とを判別できる見通しを得た。

In safety design of sodium-cooled fast reactor, generation of a cover gas entrainment vortex at free surface in upper plenum is an issue. It is necessary to evaluate gas entrainment vortex by numerical analysis, and gas entrainment amount evaluation tool "Stream Viewer" based on velocity distribution obtained by numerical analysis is developed. In this report, as a part of the development of Stream Viewer, evaluation method to identify vortex center line from free surface is examined to evaluate three dimensional behavior of gas entrainment vortex. The evaluation method was applied to an open channel water test in which an wake vortex is generated unsteadily from the plate. It was confirmed that vortex center line can be identified and a vortex that propagates to downstream and gas core grows can be distinguished from a vortex in which gas core does not grow by evaluation method of the vortex center line.