沸騰の数値解析に向けた界面追跡法の改良

摘要

このような背景から，多くの研究者によってISSでの実験をはじめとした微小重力実験による現象解明を目指されているが，その機会は限られており長秒時の沸騰現象の調査は回数が制限されてしまう．そこで本研究では微小重力環境下での沸騰熱伝達による冷却効果や圧力損失を調査するべく，相変化の際に生じる潜熱や体積変化を模擬する数値モデルを構築し，気液二相流解析手法（CIP-LSM）に搭載を試みてきた．本解析手法は，相変化が生じる際の界面での物質及びエネルギーの移動をより忠実に再現できるよう人工的な界面厚さを排除しており，界面で生じる潜熱に見合った質量が液体から気体へ（又は気体から液体へ）体積変化する影響が考慮できるよう拡張している．本論文では，相変化モデルの考え方を述べるとともに，単一気泡成長の計算結果を検証計算として報告する．また，本解析手法の応用例として，簡易的な沸騰核生成モデルを組み込んだ核沸騰の数値計算結果を紹介する．