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玉井 秀定; 冨山 明男*
Journal of Power and Energy Systems (Internet), 2(1), p.295 - 305, 2008/00
三次元one-way気泡追跡法は少ない計算資源で気液二相流の時間的・空間的変化を計算できる手法であるが、これまで非加熱の水-空気二相流のみに適用されてきた。そこで本研究では、本手法を加熱管内沸騰二相流の体系に拡張した。まず、液相温度場を計算するために一次元のエネルギー保存式を導入し、気泡と液相の熱伝達を考慮した。その他、径方向液相温度分布や過熱壁での気泡生成,気泡の膨張・凝縮などをモデル化した。実験結果との比較により、構築した手法が、加熱管内沸騰二相流のボイド率分布の傾向を良好に予測できることを確認した。
玉井 秀定; 冨山 明男*
日本機械学会論文集,B, 70(692), p.50 - 57, 2004/04
鉛直円管内未発達気泡・スラグ流の各種支配因子を従来の知見,実験結果及び物理的根拠に基づいて現象論的にモデル化した。気泡形状は球体積等価直径に応じて、4種の形状に分類した。液相速度場を介した気泡接近・合体過程を模擬するため、大気泡後流速度場モデルを導入した。小気泡運動に及ぼすせん断誘起乱流と小気泡誘起乱流の影響を考慮した乱流速度変動モデルを構築した。気泡合体は確率的事象とみなし、相互作用する二つの気泡のサイズに依存した気泡合体確率により評価した。構築した三次元One-Way気泡追跡法により未発達気泡・スラグ流の流動様式空間発展を良好に予測できる。
玉井 秀定; 冨山 明男*
日本機械学会論文集,B, 70(692), p.58 - 65, 2004/04
前報で提示した三次元One-Way気泡追跡法の予測制度を検証するため、流動様式・ボイド率・差圧の時空間発展に関して実験結果と計算結果を比較した。その結果、構築した大気泡後流速度場モデルにより、二つの大気泡の接近過程を良好に予測できることを確認した。また、管入口における気泡径分布・気泡管断面内位置及び小気泡合体確率に適切な値を用いれば、未発達気泡・スラグ流の流動様式,平均ボイド率,ボイド率変動,径方向ボイド率,平均圧力損失,圧力変動の空間発展を静止水・層流・乱流の各流動条件において良好に予測できる潜在能力を本手法が有していることを検証できた。
阿部 豊*; 冨山 明男*; 片岡 勲*
混相流, 9(2), 132 Pages, 1995/06
3流体モデルに基づく環状噴霧流解析を行う上では、液滴の発生率や付着率とともに、液膜厚さや界面剪断応力を精度良く評価することが重要である。液膜厚さや界面剪断応力を求めるために必要となる抗力係数や摩擦係数に関する構成方程式の妥当性について、環状噴霧流を仮定した二次元乱流解析モデルを作成し、解析的な検討を行った結果について発表する。
冨山 明男*; 片岡 勲*; 古谷 直哉*; 坂口 忠司*; 菅原 悟
混相流, 8(1), p.24 - 32, 1994/00
三流体モデルは、環状噴霧流を現象論的に予測できる最も進んだモデルの一である。しかしながら、三流体モデルの数値解には原因不明の数値的不安定性が生じやすい。そこで本研究では、垂直一様加熱管内環状噴霧流に対する三流体モデルに内在する緩和距離に着目して、数値的安定性を解析した。本解析より、数値的不安定性は環状流への遷移位置付近およびドライアウト点付近で生じやすいことがわかった。また、仮想質量力を考慮しても数値的安定性は殆ど変化しないこともわかった。次に、三流体モデルの数値積分に運動量輸送項を部分的に陰に取り扱う方法を適用した。その結果、本方法により、プログラミングの複雑化を伴わずに数値的安定性を向上できることが確認できた。
平野 雅司; 冨山 明男*
日本機械学会論文集,B, 58(556), p.3613 - 3618, 1992/12
原子炉の事故解析の分野では、二流体モデルを用いた過渡二相流解析が広く行われている。二流体モデルでは、気相と液相の各々に対して保存方程式を考慮するため、解くべき方程式や構成式の数が多い。従って、特に多次元の場合は、単純で効率的な数値解法の確立は重要といえる。本報では、既に提案済みの単相多次元非圧縮性粘性流れの数値解法である改良SOLA法を基に、圧縮性を考慮した多次元断熱二流体モデルの基礎式に適用できる解法を提案した。本解法では、アルゴリズムが著しく単純で境界条件の設定が容易である等のSOLA法の特徴がそのまま保存されているのみならず、反復収束特性が改善されている改良SOLA法の特徴も保存されている。
平野 雅司; 冨山 明男*
日本機械学会論文集,B, 58(556), p.3619 - 3624, 1992/12
第1報(同時投稿)では、単相非圧縮性粘性流れの数値解法である改良SOLA法を基に、圧縮性を考慮した断熱二流体モデルの基礎式に適用できる解法を提案した。この解法は、アルゴリズムが著しく単純で境界条件の設定が容易である等の大きな特徴を有している。本報では、この解法の有用性を検証するとともに、ある位置での相状態が時間の経過とともに単相から二相へ、又は、二相から単相へと変化する。いわゆる相遷移の数値的取扱いを検討することを目的として、この解法を二相流数値解法の基礎的な検証問題に適用した。対象とした問題は、単純形状における重力による気液の置換の問題である。その結果、こうした流動状態の動的変化が大きい問題についても、本解法では円滑に数値解が求まることが確認された。
阿部 豊*; 冨山 明男*; 片岡 勲*
Proceedings of 2nd International Conference on Multiphase Flow '95-Kyoto, ,
3流体モデルに基づく環状噴霧流解析を行う上では、液滴の発生率や付着率とともに、液膜厚さや界面剪断応力を精度良く評価することが重要である。液膜厚さや界面剪断応力を求めるために必要となる抗力係係数や摩擦係数に関する構成方程式の妥当性について、環状噴霧流を仮定した二次元乱流解析モデルを作成し解析的な検討を行った結果について発表する。
