移流渦を伴うガス巻込み水流動試験解析へのAMR法の適用

Application of AMR method for numerical analysis of water experiment involving advective vortices

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

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

ナトリウム冷却高速炉の炉上部プレナム部設計に向けて、自由表面渦によるガス巻込み現象の評価手法が開発されている。この評価手法では、評価対象領域における三次元流動解析から得られた流速場に渦モデルを適用することによって渦のくぼみを予測する。本研究では、解析メッシュを自動的に作成することを目的に、移流渦を伴う矩形流路におけるガス巻込み水試験を対象にAdaptive Mesh Refinement(AMR)法の適用を検討した。AMR法を適用する初期メッシュのサイズをパラメーターとして変更して、AMR法を適用して得られた解析メッシュを用いて過渡解析を実施した。その後、リファレンスとなる一様詳細メッシュでの過渡解析結果と、渦形成に関連する物理量と計算にかかる負荷について比較した。その結果、メッシュ数の変化がAMR法による詳細化の終了判定の指標にできる見通しが得られ、AMR法の適用によって過渡解析にかかる計算負荷を低減可能であることが確認された。

An evaluation method of gas entrainment phenomena due to free surface vortices has been developed for the design of a reactor vessel of sodium-cooled fast reactor. The method predicts vortex dimple using the vortex model to the flow field obtained from three dimensional hydraulic analyses of an evaluation area. In this study, the application of adaptive mesh refinement (AMR) method to a water flow experiment in a rectangular channel with advection vortices was examined to create analysis meshes automatically. Transient analyses were conducted using refined meshes obtained by AMR under different initial grid size conditions. Then, the quantities related to vortex formation and the computation cost were compared with the result in a reference mesh with uniformly fine grids. As the result, it was confirmed that the variation of the grid number is possible to use as a criterion to judge the refinement termination in AMR, and the calculated cost of transient analysis can be reduced by AMR.