Development of gas entrainment evaluation model based on distribution of pressure along vortex center line; Application to a gas entrainment experiment with traveling vortices in an open water channel flow?

渦中心線に沿った圧力分布に基づいたガス巻込み評価モデルの開発; 開水路流れにおける移流渦ガス巻込み試験への適用

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

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

ナトリウム冷却高速炉の安全設計の観点から、液面渦によるアルゴンカバーガスのガス巻込み現象(GE)を評価する手法の確立が必要となる。本研究では、GEを評価するインハウスツールである「StreamViewer」の評価モデルの高度化として、吸込み部から液面部にかけて連続する渦中心点を接続することで渦中心線を抽出し、渦中心線に沿った減圧量分布と水頭圧とのつり合いに基づいて渦のガスコア長さを評価する「PVLモデル」について提案した。PVLモデルの適用性確認として、矩形開水路体系における垂直平板による非定常後流渦試験の三次元数値解析結果に本モデルを適用し、その結果、PVLモデルを用いたStreamViewerによるGE評価によって、非定常渦流れの試験における入口流速とガスコア長さの関係を再現できることが確認された。

Establishing an evaluation method for the gas entrainment (GE) of argon cover gas due to surface vortices is required in terms of safety design of sodium-cooled fast reactors. To modify the evaluation model in an in-house evaluation tool for GE, StreamViewer, a modified evaluation model on the pressure distribution along the vortex center line (PVL model) was proposed to identify the vortex center lines by connecting continuous vortex center points from the suction port to the surface and evaluate gas core length based on the balance between the hydrostatic pressure and the pressure decrease distribution along the vortex center line. PVL model was applied the three-dimensional numerical analysis results for the experiments where a plate induced unsteady traveling vortices in the open channel flow. Consequently, the GE evaluation using StreamViewer with PVL model could reproduce the relation between the inlet flow velocity and the gas core length in the unsteady vortex flow experiments.