CFD analysis of hydrogen flame acceleration with burning velocity models

茂木 孝介; Trianti, N.; 松本 俊慶; 杉山 智之; 丸山 結

Proceedings of 18th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-18) (USB Flash Drive), p.4324 - 4335, 2019/08

Hydrogen managements under severe accidents are one of the most crucial problems and have attracted a great deal of attention after the occurrence of hydrogen explosions in the accident at Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant in March 2011. The primary purpose of our research is improvements in computational fluid dynamics techniques to simulate hydrogen combustion. Our target of analysis is ENACCEF2 hydrogen combustion benchmark test conducted in the framework of ETOSON-MITHYGENE project. Flame acceleration experiments of hydrogen premixed turbulent combustions were simulated by the Turbulent Flame Closure (TFC) model. We implemented several laminar flame speed correlations and turbulent flame speed models on XiFoam solver of OpenFOAM and compared the results to investigate the applicability of these correlation and model equations. We found that all the laminar flame speed correlations could predict qualitative behavior of the flame acceleration, but Ravi & Petersen laminar flame speed correlation that is originally implemented in OpenFOAM underestimated the maximum flame speed for the lean hydrogen concentration. Zimont model and Glder model of the turbulent flame speed could reasonably simulate the flame acceleration behavior and maximum pressure peaks. The flame velocities calculated with Glder model tend to be faster than that calculated with Zimont model.

Computational fluid dynamics analysis for hydrogen deflagration tests at ENACCEF2 facility

Trianti, N.; 佐藤 允俊*; 杉山 智之; 丸山 結

Proceedings of 11th Korea-Japan Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-11) (Internet), 7 Pages, 2018/11

Simulation techniques have been developed to analyze the deflagration behavior of hydrogen generated during a hypothetical severe accident in nuclear power plants. The CFD analysis was carried out on the hydrogen deflagration experiment performed at the ENACCEF2 facility composed mainly of a vertical cylindrical tube filled with hydrogen-air mixture and nine annular obstacles were placed in the lower part of the tube. The simulation was carried out by the reactingFoam solver of OpenFOAM 3.0, an open source software for the CFD analysis. The RNG (Renormalization group) k- model was applied for turbulent flow. The interaction of the chemical reaction with the turbulent flow was considered using PaSR (Partial Stirred Reactor) model with 19 elementary reactions for the hydrogen combustion. The analysis result showed the characteristic of flame acceleration by the obstacle region was qualitatively reproduced even though has discrepancy with the experiment.

Polymerization of phosphor-containing oligomer induced by electron-beam irradiation

吉沢 巌*; 小原 長二*; 梶 加名子; 畑田 元義

Journal of Applied Polymer Science, 55, p.1643 - 1649, 1995/00

https://doi.org/10.1002/app.1995.070551204

ポリエチレン発泡体に難燃性オリゴマーをグラフト重合させて発泡体を難燃化する技術を開発するにあたり、オリゴマーの重合挙動を検討した。含浸時のオリゴマーの粘度を下げるための希釈剤が残存することが考えられるので、オリゴマーに希釈剤が存在したときの重合速度、また雰囲気中に酸素が存在したときの重合速度について検討した。オリゴマーの重合速度は線量率の一乗に比例すること、同じ線量では、照射回数が多い程、重合に有利であった。また希釈剤として水又はメタノールを使用したときこれらは殆ど重合に影響を与えなかった。残存酸素は、オリゴマーの液膜の厚さが小さいときに大きな重合抑制効果を示した。

Preparation of hydrophilic polyethylenefoam of open cell type by radiation grafting of acrylic acid

梶 加名子; 畑田 元義; 吉沢 巌*; 小原 長二*; 駒井 邦章*

Journal of Applied Polymer Science, 37, p.2153 - 2164, 1989/00

https://doi.org/10.1002/app.1989.070370807

連続気泡型ポリエチレンフォームの親水化を目的にアクリル酸の放射線(前照射)グラフト重合を行った。

蒸気圧縮型蒸発処理装置の建設と運転結果

西沢 市王; 坂本 勉*; 勝山 和夫; 進士 義正; 三戸 規生; 松元 章

JAERI-M 9910, 37 Pages, 1982/01

JAERI-M-9910.pdf:1.57MB

3m/hrの処理能力をもつ蒸気圧縮型蒸発処理装置を1978年3月に設置した。設置後、コ各種の試験を実施し装置の特性、最適運転条件を調べた。続いて実廃液の処理を実施し、さらにメンテナンスについても経験を積んできた。これらの経験から、(1)定格処理量は、設計条件である3m/hrが満足できた。また処理量を50%まで安全に制御して運転できた。さらに除染係数は10以上が得られた。(2)運転維持費に関係する蒸発比は、単効用蒸発処理装置と比較して14倍になった。したがって加熱源は1/14ですむ。(3)伝熱面に付着したスケールは、化学除染法でほぼ完全に除去できた。(4)主要機器の性能低下は、実廃液を約3,000m処理した時点においても見られない。 このことから、放射性廃液の処理に、蒸気圧縮式蒸発処理法も有力な処理手段であることが実証された。

セル形状が浮力流れに与える影響のOpenFOAMによる検討

石垣 将宏; 安部 諭; 柴本 泰照; 与能本 泰介

no journal, , 

計算格子としてヘキサメッシュおよびテトラメッシュをそれぞれ適用したときの浮力流れに与える影響を有限体積法ソルバであるOpenFOAMを用いて検討した。メッシュの非直交性の影響が顕著に見られた。

Approach to analysis of hydrogen combustion inside of radioactive waste vessels using CFD softwares based on an open source "OpenFOAM"

Thwe Thwe, A.; 寺田 敦彦; 日野 竜太郎

no journal, , 

高レベル放射性含水廃棄物容器中に水素が継続的に発生しているので、水素の燃焼と爆発の危険性について注意する必要がある。水素安全管理においては、実験的な研究に加え、火炎伝播現象の予測におけるCFDアプローチは重要な役割を果たしている。そこで、放射性廃棄物容器中の水素燃焼へのアプローチとして、オープンソースソフトウェア、OpenFOAMを用いて、水素-空気予混合火炎伝播シミュレーションを行った。勝身ら[長岡技術科学大学]による水素-空気爆発実験から導き出された新しい層流火炎速度モデルをXiFoamソルバーに実装したシミュレーションでは、実験と同じく火炎が外側に広がったときにしわ状火炎が形成され、シミュレーションから得られた球状火炎半径は実験結果と0.005秒以内の差でよく一致した。