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海老原 健一; 渡辺 正
第16回数値流体力学シンポジウム講演要旨集, p.D12_4_1 - D12_4_9, 2002/00
一成分二相流体格子ボルツマン法を用いて、水平層状二相流のシミュレーションを行った。水平層状二相流は、重力によって上下にわかれた密度の異なる二相の流体の流れであり、二相の流速差によって異なる界面現象を示す。今回は、流入流出境界間の圧力差を一定とし、二相の粘性率を変えることによって、二相に異なる流速を与え、また流入境界で正弦波を発生されたシミュレーションを行った。このシミュレーションにおいて、界面形状と二相流動を特徴づける無次元数を測定し、その結果を、TaitelとDulkerの流動様式線図における波状流と環状噴霧流・間欠流とを区別する曲線と比較した。比較の結果、測定された無次元数は、線図のほぼ妥当な位置にプロットされたが、界面形状や界面成長の違いによって得られた境界は、線図の曲線より大きな値となった。
白川 典幸*; 堀江 英樹*; 山本 雄一*; 松宮 壽人*
JNC TJ9440 2000-008, 47 Pages, 2000/03
JNC-TJ9440-2000-008.pdf:1.96MB
伝熱流動数値実験によって、化学反応を伴う伝熱流動が高速炉を構成する機器に及ぼす影響を評価するには、反応の発生箇所近傍だけでなく機器全体を解析対象とする必要がある。そのため、計算負荷の観点から微視的な解析手法を直接用いることができない。このため、使用する熱流動解析コードには、化学反応によって生じる多相・多成分の反応性流体の挙動をモデル化し、相関式として組み込まなければならない。反応性流体の化学反応の量は反応する相間の境界面積に依存し、この面積は界面の形状によって大きく変化する。しかし、ナトリウム-水反応のように化学反応を伴う系については、これに関する実験的知見もないのが現状である。そこで本件では、微視的解析手法である粒子法を用いて、多相・多成分・反応性流体の挙動を機構論的に解析し、流動様式や境界面積に関する知見を得ることを最終的な目的とする。本年度は、粒子法を用いて水・ナトリウム反応を扱うための第一段階として、液体ジェットが他の液体プールに噴出する際の流体力学的挙動への粒子法の適用性を検討することを目的とした。このため、文献調査によりジェット流動様式のメカニズムを検討するとともに、ここでの目的に合致する、「ガソリンプールに水を噴出させる実験」を選び、解析した。また、蒸気発生器内部の伝熱管水リーク事故では管群内のジェット流を解析する。このような複雑体系への本手法の適用性を検討するため、蒸気発生器安全性総合試験(SWAT/Run19試験)を例として化学反応を含まない流体力学のみの予備解析を実施した。その結果、伝熱管群を含む複雑体系においても、高速ジェット流とプール流体との相互作用を考慮した流動挙動への適用性が確認できた。さらに、今後扱うべき現象のモデリングについて検討し、相変化と化学反応経路を選定し定式化を行った。水の相変化は伝熱律速モデルに基づき、化学反応は水・水素転換率をパラメタとした一括反応モデルに基づいている。また、コード構成についても概念設計を行った。
渡辺 正; 平野 雅司; 秋元 正幸; 田辺 文也; 鴻坂 厚夫
JAERI 1326, 232 Pages, 1992/03
一次元流路に於ける二相流現象を解析する為の数値計算の道具として、二相流特性解析コード:MINCSを開発した。MINCSは、9種類の二相流モデル-基本的な二流体非平衡モデルから単純な均質平衡流モデルまで-を同一の数値解法の基で取扱うことができる。数値解法は、数値的安定性の為、陰的有限差分法に基づいている。コードの構造は高度にモジュラー化されており、新しい構成式及び相関式の組み込み、評価を容易に行うことができる。また、流動状態にかかわらず流動様式を固定することが可能であり、状態方程式(蒸気表)も選択することができる。この為、物理的、或いは、数値的なベンチマーク問題への対応も容易である。
近藤 昌也; 中村 秀夫; 安濃田 良成; 久木田 豊
JAERI-M 92-016, 38 Pages, 1992/02
加圧水型原子炉(PWR)において、冷却材喪失事故(LOCA)時の1次系水平配管中の二相流流動様式を把握することは炉心の冷却能力を評価する点で重要である。本研究では原子炉の1次系水平配管のような大型水平配管における分離流からスラグ流への遷移条件を評価するため、流路高の高い大型水平ダクト(流路高700mm)を用いて常温常圧の水/空気の二相流について実験を行った。その結果、流動様式遷移条件を、気液の無次元速度とスラグ流の発生箇所の局所ボイド率について整理すると、三島・石井のモデルとその傾向において良く一致したが、実験では気液の相対速度がモデルによる予測値の約60%においてスラグ流への遷移がおこることが判明した。そこで、実験結果を用いて三島・石井のモデルの係数を修正した実験式を提案した。
中村 秀夫; 近藤 昌也; 安濃田 良成; 久木田 豊
Proc. of the Int. Conf. on Multiphase Flows 91-TSUKUBA,Vol. 1, p.11 - 14, 1991/00
水平気液二相流の流動様式遷移機構の配管直径依存性に着目し、原子炉1次系主配管の直径(0.7m)とほぼ同じ流路高さを持つ大型ダクトを用い、水/空気二相流実験を実施した。実験は、主に波状流とスラグ流の遷移境界に近い流量条件で実施した。その結果、(1)気相見かけ流速の増加に伴って、スラグ流発生点が下流側に移動。また、スラグ流発生の前には、一連の波(深水波)が発生し、その内の一つが液スラグに成長した。(2)この波の波高/波長比は、深水波に対し理論的に求められる最大値を超え、液スラグ発生直前まで増加し続けた。(3)波状流からスラグ流への遷移は、流路高の小さい配管での実験結果より大きな液見かけ流速で生じたが、スラグ流発生点直上流の条件(ボイド率と気液相対速度)は、三島-石井らのモデルと定性的に一致した、などが観察された。
傍島 眞
混相流レクチャーシリーズ第3回; 基礎から最前線まで, p.55 - 67, 1989/00
混相流中で最も一般的に出会う気液二相流の計測法について解説し、その開発利用の具体的例を示した。計測の対象となる量には、各相の流量(流速)、ボイド率、平均密度のほか、局所量として液滴密度と径分布、液膜厚さなどがある。これらの計測器の開発は、原子力の安全研究において二相流の熱水力モデルを作成するために必要な現象把握の測定を目的として、近年に体系的に行われてきた。様々な原理を利用した計測器の例を上げ、その利用技術や問題点を使用経験をもとに紹介した。
熊丸 博滋; 田坂 完二
JAERI-M 9307, 30 Pages, 1981/02
大気圧下の可視化された沸騰ニ相流実験により、ROSA-III用触針式沸騰液面計信号と、水位、流動様式およびボイド率との間の関係が明らかとなった。また、沸騰ニ相流における水位と位置損失との関係が、従来の簡単な理論式と一致することも確かめられた。
数土 幸夫; P.Griffith*
Journal of Nuclear Science and Technology, 18(7), p.487 - 500, 1981/00
被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Nuclear Science & Technology)PWR・LOCA時再冠水において、非常用炉心冷却水の注入箇所としてコールドレグ注入と同時にホットレグ注入を行う場合がある。この場合の上部プレナム水の急流下現象を研究した。上部プレナムに注水する過渡炉心冷却実験と一次元準定常解析とから次の事柄が明らかとなった。 飽和水注入の場合、上部プレナムの静水圧が下部プレナム静水圧より大の時、上部プレナムの急流下現象が生ずる。この時炉心内では下向並行流である。逆に、上部プレナム静水圧が下部プレナム静水圧より小の時、炉心内では対向流となり、この時の上部プレナム水の落下水量は下向並行流の時よりはるかに小である。また、サブクール水を上部プレナムに注入した時、上部プレナム静水圧が下部プレナム静水圧よりも小なる時でも下向並行流が出現する時がある。この冷却水のサブクール度の影響の程度は、サブクール度の大きさに依存している。
