ナトリウム液滴燃焼解析コード(COMET)の開発

• Material Type: 文書・図像類
• Title: ナトリウム液滴燃焼解析コード(COMET)の開発
• Author/Editor: 岡野 靖; 大平 博昭
• Author Heading: 岡野 靖; 大平 博昭
• Publication Date: 1998-08
• Publication Date (W3CDTF): 1998-08
• Alternative Title: Development of sodium droplet combustion analysis methodology using direct numerical simulation in 3-Dimensional coordinate(COMET)
• Periodical title: PNC TN9410 98-031
• Text Language Code: jpn
• Target Audience: 一般
• Note (General): ナトリウム漏えい事象において発生するスプレイ燃焼では、液滴状のナトリウムが化学反応を生じながら雰囲気中を落下する。ナトリウム液滴燃焼挙動の解明には、圧縮性強制対流場、化学反応種の拡散移行、ナトリウム液滴の挙動、ナトリウムの化学反応、化学反応種の物性挙動に対し、統合的に同時に取り扱う必要がある。本研究では、直接シミュレーションを用いた強制対流場におけるナトリウム液滴の燃焼解析コードCOMET(Sodium Droplet COmbustion Analysis METhodology using Direct Numerical Simulation in 3-Dimensional Coordinate)を開発した。強制対流場の計算に拡張MAC法を用いる点、化学反応種の相互拡散を取り扱う点、液滴と雰囲気大気間での物質およびエネルギー輸送を取り扱う点、圧力平衡定数法を用いてナトリウムに関する化学反応計算を行う点、気体分子運動論により混合気体の物性値を推算する点に、本コードの特長がある。単一球形ナトリウム液滴が、流速一定の一様な流れ場に置かれた場合の燃焼シミュレーションを、COMETを用いて実施した。液滴の燃焼に伴う直径の時間変化が、燃焼工学上知られたd2乗法則とよい一致を示すとともに、燃焼・発熱の状況およびナトリウム化合物の生成・消滅・移行挙動に関する知見が得られた。本解析コードを用いたナトリウム液滴の燃焼シミュレーションを通じて、ナトリウム漏えい事象時の多様なスプレイ燃焼条件に対し、発熱および化学反応生成物の定量的な評価が可能となる。; In the early stage of sodium leak event of liquid metal fast breeder reactor, LMFBR, liquid sodium flows out from a piping, and ignition and combustion of liquid sodium droplet might occur under certain environmental condition. Compressible forced air flow, diffusion of chemical species, liquid sodium droplet behavior, chemical reactions and thermodynamic properties should be evaluated with considering physical dependence and numerical connection among them for analyzing combustion of sodium liquid droplet. A direct numerical simulation code was developed for numerical analysis of sodium liquid droplet in forced convection air flow. The numerical code was named COMET, 'Sodium Droplet COmbustion Analysis METhodology using Direct Numerical Simulation in 3-Dimensional Coordinate'. The extended MAC method was used to calculate compressible forced air flow. Counter diffusion among chemical species is also calculated. Transport models of mass and energy between droplet and surrounding atmospheric air were developed. Equation-solving methods were used for computing multiphase equilibrium between sodium and air. Thermodynamic properties of chemical species were evaluated using dynamic theory of gases. Combustion of single sphere liquid sodium droplet in forced convection, constant velocily, uniform air flow was numerically simulated using COMET. Change of droplet diameter with time was closely agree with d$^{2}$-law of droplet combustion theory. Spatial distributions of combustion rate and heat generation and formation, decomposition and movement of chemical species were analyzed. Quantitative calculations of heat generation and chemical species formation in spray combustion are enabled for various kinds of environmental condition by simulating liquid sodium droplet combustion using COMET.
• Source: /PNC-TN9410-98-031.pdf （fulltext）; https://jopss.jaea.go.jp/pdfdata/PNC-TN9410-98-031.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.: ナトリウム漏えい事象において発生するスプレイ燃焼では、液滴状のナトリウムが化学反応を生じながら雰囲気中を落下する。ナトリウム液滴燃焼挙動の解明には、圧縮性強制対流場、化学反応種の拡散移行、ナトリウム液滴の挙動、ナトリウムの化学反応、化学反応種の物性挙動に対し、統合的に同時に取り扱う必要がある。本研究...