報告書番号

U91005

タイトル（和文）

自由液面でのガス巻き込み現象におけるスケール効果

タイトル（英文）

SCALE EFFECTS OF GAS ENTRAINMENT PHENOMENA AT FREE SURFACES

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

高速増殖炉におけるガス巻き込み現象の予測手法を確立する上で必要となるスケール効果の解明のため，スケールの異なる５つの相似模型による水実験を行った。その結果スケールが小さい程，空気巻き込み限界フルード数が大きくなり，フルード数一致の縮小模型実験では危険側の評価となる場合があることが示された。また，本研究ではガス巻き込み現象のメカニズム解明で必要となる自由液面形状の測定手法を開発した。本手法はモアレ法に基づくもので，特に形状の凹凸を判別するために光源を２色に分割する方法を考案した。この測定手法の開発によって水面形状を非接触方式で測定することが可能となった。さらに，当所で開発した２次元自由液面流れ解析コードで本実験を解析したところ，自由液面形状は概ね再現された。自由液面形状や液面流速は実機でのガス巻き込み予測指標として用いることが期待される。

概要 （英文）

AN IMPORTANT ISSUE IN PREDICTING GAS ENTRAINMENT IN FAST BREEDER REACTORS IS UNDERSTANDING SCALE-EFFECT PHENOMENA BECAUSE IT IS IMPOSSIBLE TO SATISFY ALL THE SIMILITUDE CONDITIONS IN A SCALE-MODEL EXPERIMENT. IN THE PRESENT STUDY,FIVE MODELS WITH GEOMETRICAL SIMILITUDE BUT WITH DIFFERENT SCALES WERE USERD FOR WATER TESTS TO EXAMINE SCALE EFFECTS. IT WAS SHOWN THAT THE SMALLER THE MODEL SIZE,THE LARGER THE CRITICAL FROUDE NUMBER FOR GAS ENTRANINMENT BECOMES. THIS INDICATES THAT A SMALL-SCALE MODEL EXPERIMENT WITH THE FROUDE LAW MIGHT PRODUCE UNSAFE PREDICTIONS. A METHOD TO MEASURE THE FREE-SURFACE CONFIGURATION WAS ALSO DEVELOPED IN THE PRESENT STUDY TO CLARIFY THE GAS-ENTRAINMENT MECHANISM. IT IS BASED ON THE MOIRE METHOD WHICH IMPLENENTS A NEWLY-DEVELOPED TECHNIQUE TO DISTINGUISH CONVEX AND CONCAVE CONFIGURATONS.THE METHOD ALLOWS MEASURE NEXT OF THE DYNAMIC BEHAVIOR OF FREE-SURFACECONFIGURATIONS WITHOUT ANY FLUID-FREE SURFACE CONTACT. THE APPLICABILITY OF A FREE SURFACE FLOW-ANALYSIS CODE WAS EXAMINED BY SOLVING THE PRESENT EXPERIMENTAL PROBLEM WITH A 2-DIMENSIONAL CODE. THE RESULTS AGREEDWITH THE EXPERIMENTAL OBSERVATIONS IN A GLOBAL TENDENCY. IT IS THOUGHTTHAT A COMPUTED FREE-SURFACE CONFIGURATION AND VELOCITY COULD BE USED AS AN INDICATOR OF ONSET OF GAS ENTRAINMENT IN A EAL PLANT.

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