Application study of adaptive mesh refinement method on unsteady wake vortex analysis

非定常交流渦体系解析へのAdaptive Mesh Refinement法の適用性の検討

Alzahrani, H.*; 松下 健太郎  ; 堺 公明*; 江連 俊樹 ; 田中 正暁  

Alzahrani, H.*; Matsushita, Kentaro; Sakai, Takaaki*; Ezure, Toshiki; Tanaka, Masaaki

ナトリウム冷却高速炉の炉上部プレナム部自由液面において発生する渦によるカバーガス巻込み現象の評価手法の開発が求められており、CFD解析によって得られた流速分布から渦を予測する評価手法の開発が進められている。本研究は、渦の予測のためのCFD解析の効率化の観点からAdaptive Mesh Refinement(AMR)法の適用性について検討した。解析メッシュを詳細化する基準指標として、速度勾配テンソルの第二不変量Qが負となる指標(Index-1)およびIndex-1に圧力勾配の条件を追加した指標(Index-2)を選択した。垂直平板のある非定常渦体系にAMR法を適用し、得られた詳細化メッシュを用いて解析を行った結果、Index-2によって詳細化された解析メッシュにおける圧力分布や垂直平板周りの流速分布が、リファレンスとなる一様詳細メッシュのものと同等となり、Index-2によってはく離点近傍のメッシュが詳細化されることで渦の発生や成長をより正確に予測できることが確認された。

Development of evaluation method for cover gas entrainment by vortices generated at free surface in upper plenum of sodium-cooled fast reactor is required, and an evaluation method by predicting vortices from flow velocity distribution obtained by CFD analysis is developed. In this study, Adaptive Mesh Refinement (AMR) method is examined to improve efficiency of CFD analysis. Initial mesh was refined with two indexes: the first index (Index-1) is when the second invariant of velocity gradient tensor, Q, is negative and the second one (Index-2) is pressure gradient index added to Index-1. As a result of applying AMR method to unsteady vortices system with a flat plate and performing transient analyses with refined meshes, the result of pressure distribution and velocity around the flat plate in mesh using Index-2 was similar to the result of all refined mesh. It was also confirmed that vortices generation and growth was better simulated by refining meshes around separation area.