Pix2Pixを用いたワイヤメッシュセンサ信号からの高解像度ボイド率分布推定技術の開発

Development of a high-resolution void fraction distribution estimation technique from wire-mesh sensor signals using Pix2Pix

上澤 伸一郎  ; 前島 崇宏*; 岡田 真*; 富田 洋文*; 楯 尚史*; 青木 邦知*; 平松 夏樹*; 小野 浩二*; 吉田 啓之  

Uesawa, Shinichiro; Maeshima, Takahiro*; Okada, Makoto*; Tomita, Hirobumi*; Tate, Naofumi*; Aoki, Kunitomo*; Hiramatsu, Natsuki*; Ono, Koji*; Yoshida, Hiroyuki

詳細二相流解析を大型モックアップ試験の代替または補完として活用するためには、流動様式の再現性に加え、瞬時かつ局所的な気液界面情報に対する定量的な妥当性確認が重要である。しかし、妥当性確認に用いられてきたワイヤメッシュセンサ(WMS)では、ワイヤ交点間よりも高い解像度でボイド率を取得することができず、気液界面情報の把握に課題があった。この課題を解決するため、WMS計測、詳細二相流解析、静電場解析および生成AIを組み合わせることで、WMS信号から高精度・高解像度のボイド率分布を推定する技術の開発を進めている。本技術では、ロッドバンドル流路を対象として、分散気泡流からチャーン流までの条件に対して詳細二相流解析と静電場解析を実施し、気液界面情報とWMS信号強度の対応データセットを構築する。さらに、これらを学習データとしてPix2Pixに基づく画像生成モデルを作成し、実機WMS信号から高解像度のボイド率分布を推定する。本報では、本推定技術の開発状況と、実験で取得した33ロッドバンドル流路のWMS信号に本モデルを適用した結果について報告する。

To use detailed two-phase flow simulations as an alternative or complement to large-scale mockup experiments, quantitative validation of instantaneous and local gas-liquid interfacial information is required in addition to flow-regime reproducibility. However, conventional wire-mesh sensors (WMSs) cannot measure void fraction distributions at a spatial resolution finer than the wire-crossing interval. To overcome this limitation, we are developing a technique to estimate high accurate, high-resolution void fraction distributions from WMS signals by combining WMS measurements, detailed two-phase flow simulations, electrostatic field analysis, and generative AI. This presentation reports on the development status of a Pix2Pix-based model and its application to experimentally obtain WMS signals in a 33 rod-bundle channel.