高圧沸騰二相流中の流動障害物近傍における熱流動現象の解明

狭い環状流路内沸騰二相流中にスペーサをその間隔がL_s=∞(スペーサ1個)またはL_s=250mm(スペーサ2個)となるように設置した場合に関して,スペーサ近傍の発熱管表面温度変動特性とその流動様相とを同時計測・撮影した結果と空気・水系におけるスペーサ近傍の膜厚変動特性のデータとを総合的に検討した結果スペーサがその下流に与える熱流動工学的な影響について次の結論を得た.・スペーサはじょう乱波流れの液膜厚さを平均化する,つまりスペーサ下流ではじょう乱波間の液膜厚さが厚くなる(薄膜継続時間が小となる).その結果として平均化されたスペーサ下流領域ではドライアウトは発生しにくくなる.ただし平均化されてもじょう乱波の痕跡がなくなることはない.・スペーサの間隔に関わらずバーンアウト発生確率の高い箇所は,最下流側スペーサの上流付近である.このように,従来のバーンアウト発生のモデルでは,じょう乱波は重要ではないと考えられているが,本研究の成果によるとじょう乱波が極めて重要であるということがわかった.しかしながら,上記で得られた実験データは大気圧下での実験データである.っまり実機の高温高圧下の気液の物注とは大きく異なる.よってより高温高圧下の流動現象を模擬するためにその物性が実機に近い,R134aを用いた加熱系でも実験(スペーサなし)を行った.その結果,やはり物性が大気圧下におけるそれと大きく異なってもじょう乱波は存在することが判明した.っまりドライアウト発生の本質は高温・高圧下においてもじょう乱波が主要な役割を果たしていることが示唆された.

狭い環状流路内沸騰二相流中にスペーサをその間隔がL_s=∞(スペーサ1個)またはL_s=250mm(スペーサ2個)となるように設置した場合に関して,スペーサ近傍の発熱管表面温度変動特性とその流動様相とを同時計測・撮影した結果と空気・水系におけるスペーサ近傍の膜厚変動特性のデータとを総合的に検討した結果スペーサがその下流に与える熱流動工学的な影響について次の結論を得た.・スペーサはじょう乱波流れの液膜厚さを平均化する,つまりスペーサ下流ではじょう乱波間の液膜厚さが厚くなる(薄膜継続時間が小となる).その結果として平均化されたスペーサ下流領域ではドライアウトは発生しにくくなる.ただし平均化されてもじょう乱波の痕跡がなくなることはない.・スペーサの間隔に関わらずバーンアウト発生確率の高い箇所は,最下流側スペーサの上流付近である.このように,従来のバーンアウト発生のモデルでは,じょう乱波は重要ではないと考えられているが,本研究の成果によるとじょう乱波が極めて重要であるということがわかった.しかしながら,上記で得られた実験データは大気圧下での実験データである.っまり実機の高温高圧下の気液の物注とは大きく異なる.よってより高温高圧下の流動現象を模擬するためにその物性が実機に近い,R134aを用いた加熱系でも実験(スペーサなし)を行った.その結果,やはり物性が大気圧下におけるそれと大きく異なってもじょう乱波は存在することが判明した.っまりドライアウト発生の本質は高温・高圧下においてもじょう乱波が主要な役割を果たしていることが示唆された.