Study on flow characteristics and interfacial transport mechanism in gas-liquid two-phase flow between fuel plates in research reactor

研究堆燃料板间气液两相流流动特性及界面传输机制研究

• 批准号: 21K04941
• 负责人: 沈 秀中
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04941/
• 关键词: 試験研究炉; 燃料板間流路; 気液二相流; 流動特性測定; ボイド率; 界面積濃度; 流動様式遷移; 界面積濃度輸送方程式; 界面輸送モデリング

試験研究炉最適安全評価コードの物理モデルを構築・検証する目的を実現するために、令和4年度は以下の実験準備、実験研究とモデル開発を実施した。（１）試験研究炉燃料要素実寸大の狭隘円弧状流路試験部（隙間G3mm×高さH1m×幅L65.88mm×円弧半径R13.9cm）1体及び気相と液相を均一に導入可能な気液混合器１体を製作・設置した。（２）4本光ファイバーで構成する４センサー・プローブを利用した広範囲の空気ー水気液二相流の計測実験を実施し、気泡をそのサイズにより一群小気泡群と二群大気泡群に分類し、それぞれ気泡群のボイド率、界面積濃度、気泡径、気泡速度のデータベースを構築した。（３）差圧計測系統による広範囲の空気ー水気液二相流の局所圧力損失の計測を行い、流れ方向の平均ボイド率と摩擦圧力損失のデータベースを構築した。（４）高速カメラを利用した広範囲の空気ー水気液二相流の流動様式の観察実験を実施し、取得した流動様式データの分析によって狭隘円弧状流路試験部内気液二相流の流動様式特性の解明と流動様式遷移モデルの開発を検討した。（５）既存の狭隘流路用ドリフトフラックスモデルの予測ボイド率と収集した実測ボイド率データの比較を行い、既存のドリフトフラックスモデルの問題点を明らかにした。（６）ドリフトフラックスモデルの分布パラメーターとドリフト速度が上昇気液二相流を一次元的に扱った際に相分布と気液二相運動の不均一性により生じたものであるので、狭隘流路内気液二相流の極端な物性状況、流路特徴及び局所流動条件を考えて、分布パラメーターとドリフト速度それぞれの新しい構成式を開発・検証した。（７）本年度の研究成果は学術会議で発表した。国際学術ジャーナルにも投稿・発表している。

In order to realize the purpose of constructing and verifying the physical model of the test and research reactor optimal safety evaluation code, the following experimental preparations, experimental research and model development were carried out in fiscal 2022. (1) Test and Research One narrow arc-shaped flow path test section (gap G3mm x height H1m x width L65.88mm x arc radius R13.9cm) was manufactured and installed. (2) We conducted a wide range of air-water-liquid two-phase flow measurement experiment using a four-sensor probe made up of four optical fibers, and categorized the bubbles into one small and second group atmospheric bubbles according to their size, and a database of void rates, interfacial area concentrations, bubble diameters, and bubble velocity of the bubble groups were constructed, respectively. （3）使用差分测量系统测量了广泛的空气水液体两相流量的局部压力损失，并在流动方向和摩擦压力损失构建了平均空隙速率的数据库。 （4）我们使用高速摄像头对空气水 - 液体两相流的流量进行了观察实验，并在狭窄的弧形流路径测试段内使用了气体 - 液态两相流的流量特性，并开发了流动模式。 （5）比较狭窄通道现有漂流模型的预测空隙率与实际测量的空隙速率的收集数据，从而揭示了现有漂流通量模型的问题。 （6）由于漂移通量模型的分布参数和漂移速度是由相位分布的不均衡性和气体液的两相运动引起的，当时在一个维度上处理了气体液的两相流量，在一个维度中处理了新的本构方程，并考虑到范围的流动范围，并考虑到了范围的流动范围，并考虑到了范围的流动范围，并考虑到了两次范围的流动范围，并考虑到了两种范围的气体，并考虑到了两种范围的气体范围。流条件。 （7）今年的研究结果已在科学委员会中提出。他还在国际学术期刊上发布并出版。

项目成果

Multi-dimensional characteristics of upward bubbly flows in a vertical large-size square channel

垂直大尺寸方形通道内向上气泡流动的多维特征

• DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2023.124214
• 发表时间: 2023
• 期刊: International Journal of Heat and Mass Transfer
• 影响因子: 5.2
• 作者: Sun Haomin;Kunugi Tomoaki;Yokomine Takehiko;Shen Xiuzhong;Hibiki Takashi
• 通讯作者: Hibiki Takashi

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Dynamic mode decomposition application to dominance ratio assessment in Monte Carlo k-eigenvalue calculation

动态模式分解在蒙特卡罗 k 特征值计算中的优势比评估中的应用

• DOI: 10.1016/j.anucene.2022.109205
• 发表时间: 2022
• 期刊: Annals of Nuclear Energy
• 影响因子: 1.9
• 作者: Yamamoto Toshihiro;Shen Xiuzhong;Sakamoto Hiroki
• 通讯作者: Sakamoto Hiroki

Channel size effect on drift-flux parameters for adiabatic and boiling two-phase flows

• DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2021.122410
• 发表时间: 2022
• 期刊: International Journal of Heat and Mass Transfer
• 影响因子: 5.2
• 作者: T. Hibiki;Peng Ju;S. Rassame;Shuichiro Miwa;Xiuzhong Shen;Tetsuhiro Ozaki

Assessment of INSS drift-flux correlation for rod bundle at low-flow and low-pressure conditions

低流量和低压条件下棒束 INSS 漂移-通量相关性的评估

• 发表时间: 2023
• 作者: Kinoshita Ikuo;Hibiki Takashi; Shen Xiuzhong
• 通讯作者: Shen Xiuzhong