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論文

Study on surface tension modeling for mechanistic evaluation of vortex cavitation

伊藤 啓; 江連 俊樹; 大島 宏之; 河村 拓己*; 中峯 由彰*

Proceedings of 9th Korea-Japan Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-9) (CD-ROM), 6 Pages, 2014/11

ナトリウム冷却高速炉における液中渦キャビテーション研究の一環として、半径方向圧力分布と蒸気圧、気液界面における圧力ジャンプ条件に基づいてキャビティ半径を計算する表面張力モデルの開発を行い、液中渦キャビテーション評価手法を改良した。基本検証として基礎実験を対象とした評価を行い、流速の増加によって渦中心圧力が低下してキャビティ半径が大きくなるという現象が定性的に再現できることを確認した。また、液中渦キャビテーション挙動に大きな影響を与える粘性について評価を行った。

報告書

渦モデルによるガス巻込み・液中渦評価手法の研究; 実規模試験に対するガス巻込み評価手法の適用性検討および液中渦評価手法の基礎的検討

伊藤 啓; 江連 俊樹; 大野 修司; 上出 英樹; 中峯 由彰*; 今井 康友*

JAEA-Research 2013-007, 75 Pages, 2013/10

JAEA-Research-2013-007.pdf:5.21MB

日本原子力研究開発機構(JAEA)では、ナトリウム冷却大型高速炉(JSFR)の安全設計クライテリア構築の一環として、原子炉容器内上部プレナム部におけるさまざまな熱流動現象の評価を行っている。自由液面におけるカバーガス巻込み及びホットレグ配管入口部における液中渦キャビテーションは重要な評価対象であり、前者は1次冷却系統内への気泡混入によって炉心出力擾乱やIHX除熱性能劣化など高速炉の安定運転に影響を及ぼす可能性があるため、後者は構造物(配管)健全性確保の観点から、その発生を抑制することが重要である。どちらの現象も、強い旋回渦の発生による渦中心での圧力低下に伴って発生するため、現象評価のためには渦挙動を正確に模擬できる手法が必須である。そこで、JAEAでは、数値解析と渦モデルを用いたガス巻込み評価手法の構築を進めている。本研究では、実規模ガス巻込み現象への適用性確認を目的として、1/1.8縮尺試験を対象とした評価を行う。また、液中渦に対する圧力降下量や代表圧力等の評価を行うため、ガス巻込み発生評価手法を拡張することで液中渦評価手法を開発し、液中渦基礎試験を対象とした検証を行う。

論文

Study on turbulent modeling in gas entrainment evaluation method

伊藤 啓; 大島 宏之; 中峯 由彰*; 今井 康友*

Journal of Power and Energy Systems (Internet), 6(2), p.151 - 164, 2012/06

ナトリウム冷却高速炉におけるガス巻込み現象を評価するため、CFDに基づく評価手法の整備を進めている。本研究では、ガス巻込み現象の評価精度向上のため、乱流渦粘性モデルの構築と検証を行う。乱流渦粘性モデルを導入した評価手法によって、従来の手法よりも短いガスコア長さが得られ、試験結果との整合性が向上することを示す。

口頭

液中渦キャビテーション評価手法の検討

伊藤 啓; 江連 俊樹; 大野 修司; 中峯 由彰*; 河村 拓己*

no journal, , 

日本原子力研究開発機構では、ナトリウム冷却高速炉の安全設計クライテリア構築の一環として、構造健全性を損なう可能性のある液中渦キャビテーション現象の評価を行っている。液中渦キャビテーション現象は、配管流入部における局所的な渦発生によって引起される複雑・非線形現象であり、体系形状や設計値(流量等)などのマクロ量に基づいてキャビテーション発生を予測することは困難である。そのため、本研究では、3次元数値解析によって抽出した局所量(速度分布)に基づいて液中渦キャビテーションの評価を行う手法の検討を行う。

口頭

液中渦キャビテーション評価における表面張力モデルの開発

伊藤 啓; 江連 俊樹; 大島 宏之; 河村 拓己*; 中峯 由彰*

no journal, , 

ナトリウム冷却高速炉の安全設計クライテリア研究において、液中渦キャビテーションの防止は重要な課題の1つであり、著者らは数値解析に基づく液中渦キャビテーション発生評価手法の開発を進めている。本研究では、径方向の圧力分布と気液界面での圧力ジャンプ条件に基づいてキャビティ径を計算する表面張力モデルの開発・導入を行い、評価手法の精度を向上する。表面張力モデルの基本検証を行うため、液中渦基礎試験を対象として様々な流速・圧力条件下における評価を行い、キャビティ径に関して定性的に適切な値が得られること、すなわち、流速の増加によって渦中心圧力が減少してキャビティ径が増加することを示し、開発したモデルが物理的に適切なものであることを確認する。

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