報告書番号

U97003

タイトル（和文）

多次元液体金属電磁流体解析コードの開発－環状流路の誘導型電磁ポンプへの応用－

タイトル（英文）

DEVELOPMENT OF MULTI-DIMENSIONAL LIQUID METAL MAGNETOHYDRODYNAMIC ANALYSIS CODE -APPLICATION TO ANNULAR LINEAR INDUCTION PUMP-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

大容量電磁ポンプの開発に資することを目的として多次元液体金属電磁流体解析コードを開発した。この解析コードの主な特徴は，非定常の電磁場と流体場をカップリングさせた詳細解析を行うことができるところにある。本解析コードを検証するためにＰ（圧力）－Ｑ（流量）特性に関する実験データとの比較を行った結果，不安定領域では解析結果の吐出圧は実験データより大きくなったが，安定領域では解析結果は実験データと良く一致した。３次元解析による周方向の流速分布の不均一性の評価を行い，既往の実験で計測されている不均一流速分布は電磁流体のメカニズムによって生じたものではないこと，また不均一性が生じても吐出圧への影響は非常に小さいことを示した。圧力脈動の解析の結果，ポンプの運転周波数の２倍の周波数の圧力脈動が現われ，実験結果と同一の特性になることを確認した。

概要 （英文）

A MULTI-DIMENSIONAL LIQUID METAL MAGNETOHYDRODYNAMIC(MHD)COMPUTER CODE HAS BEEN DEVELOPED TO EVALUATE THE PERFORMANCE AND DESIGN OF THE LARGE-SCALE ELECTROMAGNETIC PUMP(EMP)FOR FAST BREEDER REACTORS.TRANSIENT AND DETAILED ELECTROMAGNETIC AND FLUID FLOW FIELDS IN AN ANNULAR LINEAR INDUCTION PUMP(ALIP)WERE SOLVED WITH THIS CODE.SOME NUMERICAL SOLUTIONS FOR PRESSURE-FLOW RATE PUMP CHARACTERISTIC WERE COMPARED WITH EXPERIMENTAL DATA. THE RESULTS SHOW THAT THE NUMERICALSOLUTIONS AND THE EXPERIMENTAL DATA ARE IN GOOD AGREEMENT IN THE HIGHER FLOW-RATE REGION, BUT A CONSIDERABLE DISCREPANCY IS FOUND IN THE LOWER FLOW-RATE REGION. THIS DISCREPANCY SEEMS DUE TO EMP INSTABILITY. THE COMPUTER CODE WAS APPLIED TO THREE-DIMENSIONAL ANALYSIS OF ALIP.AS A RESULT, IT WAS SHOWN THAT NONUNIFORM SODIUM FLOW ALONG THE ANNULUS, WHICHIS OBSERVED IN SOME EXPERIMENTS, IS NOT DUE TO AN MHD EFFECT AND DOES NOT CAUSE A DECREASE IN DEVELOPED PRESSURE. PRESSURE PULSATION CAUSED BY THE END EFFECT OF ALIP WAS ANALYZED WITH THE COMPUTER CODE. THE RESULTS INDICATE THAT THE PULSATION FREQUENCY IS DOUBLE THE PUMP OPERATION FREQUENCY AND THAT THE PULSATION AMPLITUDE BECOMES LARGER AS THE OPERATION FREQUENCY BECOMES LOWER. THE RESULT WAS VERIFIED BY EXPERIMENTAL DATA.

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