自由液面からのガス巻込みに関する数値解析(II); ガスコアを伴う渦の詳細解析

• Material Type: 文書・図像類
• Title: 自由液面からのガス巻込みに関する数値解析(II); ガスコアを伴う渦の詳細解析
• Author/Editor: 伊藤 啓; 堺 公明
• Author Heading: 伊藤 啓; 堺 公明
• Publication Date: 2005-05
• Publication Date (W3CDTF): 2005-05
• Alternative Title: Numerical-simulation for gas entrainment from free surface (II); Fine Mesh Simulation of free surface vortex with Gas Core
• Periodical title: JNC TN9400 2005-027
• Text Language Code: jpn
• Target Audience: 一般
• Note (General): 実用化戦略調査研究で検討されているナトリウム冷却大型炉においては,上部プレナム内自由液面においてガス巻込みの発生を防止する必要がある。しかし,くぼみ渦によるガス巻込み現象は体系に対する依存性が強いため,未だ一般的な判定基準は得られておらず,実験的に評価するためには実規模試験が必要となる。様々な設計に対して,全て試験を行うのはコストの観点から現実的ではなく,数値解析を利用した設計評価の導入が望まれる。一方で,数値解析によってくぼみ渦を精度良く再現した例は少なく,解析の適用性が明らかになっていない状況である.。著者らは,従来からくぼみ渦を対象とした数値解析を実施しており,本報は,くぼみ渦に対する液面変形モデル等を用いた数値解析の適用性について既存の実験との比較評価を行った。また,渦の発達挙動,ガスコアの不安定挙動,ガスコアのちぎれについて,現象解明のための解析を実施した。その結果,渦中心において詳細化したメッシュを用いることで,くぼみ渦を精度良く再現可能であることを明らかにした。また,液面モデルの有無やメッシュのアスペクト比を変化させた解析を実施し,速度分布に対するそれらの影響は小さいことを確認した。更に,渦の発達挙動及び,ガスコアの不安定性,ガスコアちぎれに関する解析より,非定常挙動に対しても,解析が有効であることが分かった。ガスコアの不安定性のメカニズムについて解析結果を元に考察を行い,ガスコアの表面において,Kelvin-Helmholtz型の不安定挙動が発生し得ることを明らかにした。; Large-scale sodium-cooled fast breeder reactor, examined in the feasibility studies of the next generation reactors, must be prevented the gas entrainment in the upper plenum of reactor vessel. However, the gas entrainment due to a free surface vortex has not been enough investigated to determine the evaluation criteria, because the gas entrainment phenomena highly depend on the system configuration. Numerical simulations are promising ways to evaluate such kind of gas entrainment on behalf of impractical full-scale experiments, especially on the stage of designing. For that purpose, we must verify the applicability of simulation, which has not yet obtained any successful results. In the past several years, we have calculated the free surface vortex in the cylindrical tank. The applicability of simulation is discussed in this research. In addition, numerical simulations were applied to developing phenomena of the vortex and unstable and breaking phenomenon of the gas core. As a result, the applicability of simulation was verified that it could calculate the free surface vortex with high accuracy, when the fine mesh was applied to the region of the vortex center. Mesh aspect ratio, boundary condition of outlet and free surface model were changed as the parameter of the simulation to confirm their effects on the results were small. Simulations on the developing vortex, the unstable gas core oscillation and the gas core breaking process made it clear that the numerical simulation method could calculate unsteady behavior. The gas core oscillation was also considered theoretically and it was confident that the oscillation was caused by the Kelvin-Helmholtz instability on the gas core surface.
• Source: /JNC-TN9400-2005-027.pdf （fulltext）; https://jopss.jaea.go.jp/pdfdata/JNC-TN9400-2005-027.pdf
• Access Restrictions: 限定公開
• Data Provider (Database): 国立情報学研究所 : 学術機関リポジトリデータベース（IRDB）（機関リポジトリ）; https://irdb.nii.ac.jp
• Original Data Provider (Database): 日本原子力研究開発機構 : JOPSS:JAEA Originated Papers Searching System

• Summary, etc.: 実用化戦略調査研究で検討されているナトリウム冷却大型炉においては,上部プレナム内自由液面においてガス巻込みの発生を防止する必要がある。しかし,くぼみ渦によるガス巻込み現象は体系に対する依存性が強いため,未だ一般的な判定基準は得られておらず,実験的に評価するためには実規模試験が必要となる。様々な設計に...