報告書番号

U97004

タイトル（和文）

多次元電磁流体解析コードＭＨＤＦＬＯＷの開発－磁場下の液体金属の熱と流れの場への適用－

タイトル（英文）

DEVELOPMENT OF MULTI-DIMENSIONAL LIQUID-METAL MAGNETOHYDRODYNAMICCOMPUTER CODE MHDFLOW -VERIFICATION FOR HEAT TRANSFE R AND FLUID FLOW-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

高速増殖炉用の電磁ポンプや電磁流量計などの大型電磁流体機器の開発に資することを目的としてこれまでに多次元液体金属電磁流体解析コードＭＨＤＦＬＯＷを開発した。この解析コードの主な特徴は，電磁場の保存則を満たすためにｓｅｌｆ－ｃｒｒｅｃｔｉｎｇｐｒｏｃｅｄｕｒｅと呼ばれる数値解法を応用している点にある。この解析コードを検証するために，磁場下の円管内の水銀流れの実験と■型管内のリチウム流の熱伝達の実験を行った。水銀流れの実験の解析では，印加磁場に平行な方向の流速分布は平坦化し，垂直な方向の流速分布は丸みを帯びる点で実験結果と良く一致する解析結果が得られた。リチウム流の熱伝達の実験の解析では，熱伝達率は電磁力によって変形する流速分布に依存すること，またこの依存性は実験結果の傾向と一致することを示した。

概要 （英文）

A MULTI-DIMENSIONAL LIQUID-METAL MAGNETOHYDRODYNAMIC(MHD)COMPUTER CODE CALLED, MHDFLOW HAS BEEN DEVELOPED TO EVALUATE THE PERFORMANCE AND DESIGN OF LARGE-SCALE MHD DEVICES, SUCH AS ELECTROMAGNETIC PUMPS AND FLOWMETERS FOR FAST BREEDER REACTORS. IN THIS CODE, A SELF-CORRECTING PROCEDURE IS APPLIED TO SATISFY THE CONSERVATION LAWS FOR ELECTRIC-CURRENT DENSITY, MAGNETIC VECTOR POTENTIAL, AND MAGNETIC FLUX DENSITY. TO VERIFY THE CODE, TWO MHD FLOWS WERE ANALYZED: A MERCURY FLOW IN A CIRCULAR TUBE; AND A LITHIUM FLOW AND HEAT TRANSFER IN A RECTANGULAR DUCT. THE RESULT FOR THE MERCURY FLOW SHOWS THAT THE VELOCITY PROFILE IS FLATTENED IN THE DIRECTION PARALLEL TO THE APPLIED MAGNETIC FIELD AND ROUNDED IN THE DIRECTION PERPENDICULAR TO THE FIELD. THIS AGREES WELL WITH THE EXPERIMENTAL DATA. THE RESULT FOR THE TURBULENT VELOCITY FLUCTUATION ALSO AGREES WITH THE EXPERIMENTAL DATA. THE RESULT FOR THE LITHIUM FLOW AND HEAT TRANSFER INDICATES THAT THE HEAT TRANSFER COEFFICIENT DEPENDS ON THE VELOCITY PROFILE, WHICH IS DISTORTED BY THE ELECTROMAGNETIC FORCE. THIS RESULT IS SIMILAR TO THE EXPERIMENTAL RESULTS.

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