気泡追跡法に基づく加熱管内沸騰二相流解析技術の開発

基于气泡跟踪法的加热管沸腾两相流分析技术开发

• 批准号: 17760176
• 负责人: 玉井 秀定
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Japan Atomic Energy Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760176/
• 关键词: 気泡追跡; 加熱管; 沸騰; 二相流; 流動様式; サブクール沸騰; 流体工学; シミュレーション工学; 液体工学

各種工業装置の設計・開発における経済性・安全性・信頼性向上には、加熱管内気液二相流の熱流動現象を予測できる解析技術が必要不可欠である。このような加熱管内流では気液界面の幾何形状が時間的・空間的に複雑に変化するため、流動様式遷移を含めた流れ場の時空間発展の予測が重要である。平成17年度には、加熱管内気液二相流動場の流動様式遷移及び各物理量の時空間発展を短時間で予測できる数値解析技術を開発するため、非加熱管内流を対象に開発されたOne-Way気泡追跡法にエネルギー保存式を導入し、加熱管内沸騰二相流を解析できるように拡張した。平成18年度には、製作した可視化加熱実験用テスト部を用いて、構築した手法の検証用データを取得した。試験体は透明円管に金属薄膜(ITO塗膜)を付着させたものであり、沸騰二相流を可視化することができる。本試験体を既設の水循環ループに接続し、サブクール水温とヒータ出力を変化させて形成した様々な流動状態の沸騰二相流を、高速度カメラを用いて撮影した。これらの検証用データを解析結果と比較し、開発した解析手法の検証を行った結果、本手法が水-蒸気沸騰二相流においてサブクール沸騰を含む気泡流からスラグ流への流動様式遷移を予測できることを確認した。また、既存のフレオンを用いた無重力環境下での沸騰流実験に適用した結果、流体物性や重力が異なる場合においても、形成される気泡の大きさや形状の違いが予測できており、本手法が流体物性や重力の影響も評価できることを確認した。

The design, development, reliability and analysis of thermal flow phenomena of gas-liquid two-phase flow in heating pipes are indispensable. The geometry of the fluid interface in the heated tube is important for the prediction of the time-space evolution of the fluid flow field. In 2017, numerical analysis techniques for the flow pattern migration and time-space evolution of various physical quantities in heated and unheated tubes were developed. One-way bubble tracing method was used to analyze the boiling two-phase flow in heated and unheated tubes. In 2018, the production of visual heating equipment was completed. The sample is a transparent tube with a metal film (ITO coating) that is used to visualize boiling two-phase flow. The test system is designed to be a water circulation system, a water temperature system, a power system, a boiling two-phase flow system, and a high velocity system. The results of the analytical method for the identification and comparison of the analytical method for The results show that the boiling flow in gravity free environment is applicable when the existing fluid properties and gravity are different, and the bubble formation and shape deviation are predicted. The method confirms the influence of fluid properties and gravity.

项目成果

加熱系三次元One-Way気泡追跡法の開発

加热系统三维单向气泡跟踪方法的研制

• 发表时间: 2006
• 期刊: 日本原子力学会「2006年春の年会」 L41
• 作者: Nishida;K.;Murakami;T.;Tsushima;S.;Hirai;S.;Hidesada Tamai;玉井秀定;玉井秀定
• 通讯作者: 玉井秀定

DEVELOPMENT OF THREE-DIMENSIONAL ONE-WAY BUBBLE TRACKING METHOD FOR BOILING FLOW

沸腾流三维单向气泡跟踪方法的研制

• 发表时间: 2007
• 期刊: 15th International Conference on Nuclear Engineering ICONE15
• 作者: Nishida;K.;Murakami;T.;Tsushima;S.;Hirai;S.;Hidesada Tamai
• 通讯作者: Hidesada Tamai

One-Way気泡追跡法による沸騰二相流解析

使用单向气泡跟踪法进行沸腾两相流分析

• 发表时间: 2007
• 期刊: 日本原子力学会「2007年春の年会」 2007
• 作者: Nishida;K.;Murakami;T.;Tsushima;S.;Hirai;S.;Hidesada Tamai;玉井秀定
• 通讯作者: 玉井秀定