ご挨拶

渡辺先生が2023年3月で定年退官されて結構経ちますが，ホームページはまだ改修中です。

福井大学　工学部機械・システム工学科原子力安全工学コース，福井大学大学院　工学研究科安全社会基盤工学専攻原子力安全工学コース　熱水力研究室のホームページです。

当研究室では，原子炉内の熱流動に関する解析的・実験的研究を行っています。

解析ではBest Estimateコードと呼ばれる，原子炉を1次元の流路で模擬したコード及び解析対象を詳細なメッシュで分割して解析を行う数値流体力学（CFD）コードを用いて研究を進めています。
データ同化と呼ばれる観測データ（実験データ）と解析データの双方を用いて，より精度の高い解析結果を求める手法の研究も行っています。
高温ガス炉や核融合炉関係の熱流動の研究も進めようとしています。

詳細については右上のRESEARCHタブもしくはPAPERSタブをクリックしてください。

VP法のテスト

境界埋め込み法の1つであるVP法のコードをOpenFOAMに実装しました。実装したコードはこちら。 https://qiita.com/ishigaki/items/cfb20bc58c2ae6a633a0

境界適合格子でやったときとちゃんと比べてみました。NACA0012翼周りの流れをやります。

条件

流入速度44m/s
迎角4度（境界速度の角度を調整して迎角を設定）
コード長は1m
Reynolds数は粘性係数で調整。Re=UinC/nu。Uは流入速度，Cはコード長，nuは動粘性係数。

メッシュ (blockMeshDict)

pisoFoam用のメッシュと，VP法つかったpisoFaomのvppisoFoam用のメッシュを作りました。blockMeshだけでほぼNACA0012通りの形状を再現できます。

メッシュ幅はおおよそ5mmです。

境界適合格子（ここをクリックするとblockMeshDictの詳細が出ます）

polyLineで翼表面の座標を直線で補間します。

/*--------------------------------*- C++ -*----------------------------------*\
| =========                 |                                                 |
| \\      /  F ield         | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox           |
|  \\    /   O peration     | Version:  2.3.1                                 |
|   \\  /    A nd           | Web:      www.OpenFOAM.org                      |
|    \\/     M anipulation  |                                                 |
\*---------------------------------------------------------------------------*/
FoamFile
{
    version     2.0;
    format      ascii;
    class       dictionary;
    object      blockMeshDict;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

convertToMeters 1;

vertices
(
(	-0.5	-1.25	-1	)
(	-0.5	1.25	-1	)
(	0.3	-0.06001727	-1	)
(	0.3	0.06001727	-1	)
(	1.0089	-1.25	-1	)
(	1.0089	0	-1	)
(	1.0089	1.25	-1	)
(	3	-1.25	-1	)
(	3	0	-1	)
(	3	1.25	-1	)
(	-0.5	-1.25	1	)
(	-0.5	1.25	1	)
(	0.3	-0.06001727	1	)
(	0.3	0.06001727	1	)
(	1.0089	-1.25	1	)
(	1.0089	0	1	)
(	1.0089	1.25	1	)
(	3	-1.25	1	)
(	3	0	1	)
(	3	1.25	1	)

);

blocks
(
    hex (0 2 3 1 10 12 13 11) (250  120  1)  simpleGrading (1 1  1)
    hex (0 4 5 2 10 14 15 12) (142  250  1)  simpleGrading (1 1 1)
    hex (3 5 6 1 13 15 16 11) (142  250  1)  simpleGrading (1 1 1)
    hex (4 7 8 5 14 17 18 15) (398  250  1)  simpleGrading (1 1 1)
    hex (5 8 9 6 15 18 19 16) (398  250  1)  simpleGrading (1 1 1)

);

edges
(
    polyLine 2 3 (
(	0.28	-0.05992581	-1	)
(	0.26	-0.059636853	-1	)
(	0.24	-0.059131171	-1	)
(	0.22	-0.058386276	-1	)
(	0.2	-0.05737543	-1	)
(	0.18	-0.056066189	-1	)
(	0.16	-0.054418208	-1	)
(	0.14	-0.052379745	-1	)
(	0.12	-0.049881816	-1	)
(	0.1	-0.046827704	-1	)
(	0.08	-0.043072299	-1	)
(	0.06	-0.03837581	-1	)
(	0.04	-0.032277225	-1	)
(	0.02	-0.023597771	-1	)
(	0.01	-0.017037074	-1	)
(	0.005	-0.012213147	-1	)
(	0	0	-1	)
(	0.005	0.012213147	-1	)
(	0.01	0.017037074	-1	)
(	0.02	0.023597771	-1	)
(	0.04	0.032277225	-1	)
(	0.06	0.03837581	-1	)
(	0.08	0.043072299	-1	)
(	0.1	0.046827704	-1	)
(	0.12	0.049881816	-1	)
(	0.14	0.052379745	-1	)
(	0.16	0.054418208	-1	)
(	0.18	0.056066189	-1	)
(	0.2	0.05737543	-1	)
(	0.22	0.058386276	-1	)
(	0.24	0.059131171	-1	)
(	0.26	0.059636853	-1	)
(	0.28	0.05992581	-1	)
        )

        polyLine 12 13 (
(	0.28	-0.05992581	1	)
(	0.26	-0.059636853	1	)
(	0.24	-0.059131171	1	)
(	0.22	-0.058386276	1	)
(	0.2	-0.05737543	1	)
(	0.18	-0.056066189	1	)
(	0.16	-0.054418208	1	)
(	0.14	-0.052379745	1	)
(	0.12	-0.049881816	1	)
(	0.1	-0.046827704	1	)
(	0.08	-0.043072299	1	)
(	0.06	-0.03837581	1	)
(	0.04	-0.032277225	1	)
(	0.02	-0.023597771	1	)
(	0.01	-0.017037074	1	)
(	0.005	-0.012213147	1	)
(	0	0	1	)
(	0.005	0.012213147	1	)
(	0.01	0.017037074	1	)
(	0.02	0.023597771	1	)
(	0.04	0.032277225	1	)
(	0.06	0.03837581	1	)
(	0.08	0.043072299	1	)
(	0.1	0.046827704	1	)
(	0.12	0.049881816	1	)
(	0.14	0.052379745	1	)
(	0.16	0.054418208	1	)
(	0.18	0.056066189	1	)
(	0.2	0.05737543	1	)
(	0.22	0.058386276	1	)
(	0.24	0.059131171	1	)
(	0.26	0.059636853	1	)
(	0.28	0.05992581	1	)
        )

    polyLine 3 5 (
(	0.32	0.05992788	-1	)
(	0.34	0.059672249	-1	)
(	0.36	0.059263278	-1	)
(	0.38	0.058712465	-1	)
(	0.4	0.058030108	-1	)
(	0.42	0.057225479	-1	)
(	0.44	0.056306948	-1	)
(	0.46	0.055282094	-1	)
(	0.48	0.054157786	-1	)
(	0.5	0.052940252	-1	)
(	0.52	0.051635135	-1	)
(	0.54	0.050247543	-1	)
(	0.56	0.048782083	-1	)
(	0.58	0.047242897	-1	)
(	0.6	0.045633691	-1	)
(	0.62	0.043957754	-1	)
(	0.64	0.042217983	-1	)
(	0.66	0.040416898	-1	)
(	0.68	0.038556656	-1	)
(	0.7	0.036639067	-1	)
(	0.72	0.034665604	-1	)
(	0.74	0.032637411	-1	)
(	0.76	0.030555316	-1	)
(	0.78	0.028419835	-1	)
(	0.8	0.02623118	-1	)
(	0.82	0.023989265	-1	)
(	0.84	0.021693713	-1	)
(	0.86	0.019343859	-1	)
(	0.88	0.016938755	-1	)
(	0.9	0.014477173	-1	)
(	0.92	0.011957609	-1	)
(	0.94	0.009378289	-1	)
(	0.96	0.006737166	-1	)
(	0.98	0.004031929	-1	)
(	1	0.00126	-1	)
        )

    polyLine 2 5 (
(	0.32	-0.05992788	-1	)
(	0.34	-0.059672249	-1	)
(	0.36	-0.059263278	-1	)
(	0.38	-0.058712465	-1	)
(	0.4  	-0.058030108	-1	)
(	0.42	-0.057225479	-1	)
(	0.44	-0.056306948	-1	)
(	0.46	-0.055282094	-1	)
(	0.48	-0.054157786	-1	)
(	0.5	    -0.052940252	-1	)
(	0.52	-0.051635135	-1	)
(	0.54	-0.050247543	-1	)
(	0.56	-0.048782083	-1	)
(	0.58	-0.047242897	-1	)
(	0.6	    -0.045633691	-1	)
(	0.62	-0.043957754	-1	)
(	0.64	-0.042217983	-1	)
(	0.66	-0.040416898	-1	)
(	0.68	-0.038556656	-1	)
(	0.7	    -0.036639067	-1	)
(	0.72	-0.034665604	-1	)
(	0.74	-0.032637411	-1	)
(	0.76	-0.030555316	-1	)
(	0.78	-0.028419835	-1	)
(	0.8	    -0.02623118	-1	)
(	0.82	-0.023989265	-1	)
(	0.84	-0.021693713	-1	)
(	0.86	-0.019343859	-1	)
(	0.88	-0.016938755	-1	)
(	0.9	    -0.014477173	-1	)
(	0.92	-0.011957609	-1	)
(	0.94	-0.009378289	-1	)
(	0.96	-0.006737166	-1	)
(	0.98	-0.004031929	-1	)
(	1	    -0.00126	-1	)
        )

    polyLine 13 15 (
(	0.32	0.05992788	1	)
(	0.34	0.059672249	1	)
(	0.36	0.059263278	1	)
(	0.38	0.058712465	1	)
(	0.4	0.058030108	1	)
(	0.42	0.057225479	1	)
(	0.44	0.056306948	1	)
(	0.46	0.055282094	1	)
(	0.48	0.054157786	1	)
(	0.5	0.052940252	1	)
(	0.52	0.051635135	1	)
(	0.54	0.050247543	1	)
(	0.56	0.048782083	1	)
(	0.58	0.047242897	1	)
(	0.6	0.045633691	1	)
(	0.62	0.043957754	1	)
(	0.64	0.042217983	1	)
(	0.66	0.040416898	1	)
(	0.68	0.038556656	1	)
(	0.7	0.036639067	1	)
(	0.72	0.034665604	1	)
(	0.74	0.032637411	1	)
(	0.76	0.030555316	1	)
(	0.78	0.028419835	1	)
(	0.8	0.02623118	1	)
(	0.82	0.023989265	1	)
(	0.84	0.021693713	1	)
(	0.86	0.019343859	1	)
(	0.88	0.016938755	1	)
(	0.9	0.014477173	1	)
(	0.92	0.011957609	1	)
(	0.94	0.009378289	1	)
(	0.96	0.006737166	1	)
(	0.98	0.004031929	1	)
(	1	0.00126	1	)
        )

    polyLine 12 15 (
(	0.32	-0.05992788	1	)
(	0.34	-0.059672249	1	)
(	0.36	-0.059263278	1	)
(	0.38	-0.058712465	1	)
(	0.4  	-0.058030108	1	)
(	0.42	-0.057225479	1	)
(	0.44	-0.056306948	1	)
(	0.46	-0.055282094	1	)
(	0.48	-0.054157786	1	)
(	0.5	    -0.052940252	1	)
(	0.52	-0.051635135	1	)
(	0.54	-0.050247543	1	)
(	0.56	-0.048782083	1	)
(	0.58	-0.047242897	1	)
(	0.6	    -0.045633691	1	)
(	0.62	-0.043957754	1	)
(	0.64	-0.042217983	1	)
(	0.66	-0.040416898	1	)
(	0.68	-0.038556656	1	)
(	0.7	    -0.036639067	1	)
(	0.72	-0.034665604	1	)
(	0.74	-0.032637411	1	)
(	0.76	-0.030555316	1	)
(	0.78	-0.028419835	1	)
(	0.8	    -0.02623118	1	)
(	0.82	-0.023989265	1	)
(	0.84	-0.021693713	1	)
(	0.86	-0.019343859	1	)
(	0.88	-0.016938755	1	)
(	0.9	    -0.014477173	1	)
(	0.92	-0.011957609	1	)
(	0.94	-0.009378289	1	)
(	0.96	-0.006737166	1	)
(	0.98	-0.004031929	1	)
(	1	    -0.00126	1	)
        )    
);

boundary
(
    inlet
    {
        type patch;
        faces
        (
            (0 1 11 10)
        );
    }
    outlet
    {
        type patch;
        faces
        (
            (0 4 14 10)
            ( 4 7 17 14)
            (1 6 16 11)
            (6 9 19 16)
            (7 8 18 17)
            (8 9 19 18) 

        );
    }
    airfoil
    {
        type wall;
        faces
        (
            (2 5 15 12)
            (2 3 13 12)
            (3 5 15 13)
            );
    }
    front
    {
        type empty;
        
        faces
        (
            (0 2 3 1)
            (0 4 5 2)
            (3 5 6 1)
            (4 7 8 5)
            (5 8 9 6)

            (10 12 13 11)
            (10 14 15 12)
            (13 15 16 11)
            (14 17 18 15)
            (15 18 19 16)

        );
    }

);

mergePatchPairs
(
);

// ************************************************************************* //

VP法用のメッシュ（ここをクリックするとblockMeshDictの詳細が出ます）

上とほぼ同じ格子幅でメッシュ生成します。

[Read More]

research

研究室留学なる制度

研究室配属前の学生さんが研究の初歩みたいなことをやるという制度が最近できました。

その一環として，2年生・3年生の希望学生に対して，プログラムを教えるというのをやりました。うちの研究室だと計算がメインにはなるので，その第一歩です。

2024年に，PythonとかJuliaとかを教えるというのをやってて，まずはちゃんとコンパイルする言語を勉強したほうがいいように思い始めたので，原点に立ちかえって，Fortranやりました。大規模計算とかだとFortranはまだまだ現役というかメインストリームなので，Fortranです。

原子力安全工学コースには副専攻卒研という制度があるので，他学科・他コースからでも卒業研究できます。他学科，他コースの人でも歓迎します。今回はプログラムの勉強会でしたが，ぼちぼち進めるので研究室留学に興味あったら連絡ください。

lecture

M2　山下さんが第41回日本原子力学会熱流動部会部会賞　若手交流フォーラム優秀発表賞を受賞

2024年9月にあった若手フォーラムでの山下さんの発表「格納容器雰囲気の熱流動に対する輻射伝熱モデルの影響評価」が若手交流フォーラム優秀発表賞に選ばれました。おめでとうございます。

2025yama

受賞

M2　山下さんが修論発表で優秀論文賞を受賞

輻射伝熱の解析で修論発表を行い，優秀論文賞を受賞しました。おめでとう。

2024yama

受賞

格納容器熱水力での凝縮モデル

シビアアクシデント時における格納容器内熱水力挙動の解析に用いられる凝縮モデルにはおおよそ2種類あります。1つは実験相関式で凝縮量を与えるモデルで，もう1つは非凝縮ガス中における水蒸気の物質拡散量から凝縮量を求めるモデルです。

2つ目の物質拡散量から凝縮量を求めるモデルを用いて，解析を行っています。そのモデルの解釈についてメモ書きを作成しました。論文にするほどでもないので，ここで公開します。

メモ書き：Volumetric Source Term モデルの解釈について

research memo thermalhydraulic

hugo

このサイトはhugoで書いた文章をHTMLに変換して作っています。

LaTeXの数式

hugoのv0.122からLaTeXの数式を変換できるようになりました。

参照 https://text.baldanders.info/remark/2024/01/tex-math-expression-in-hugo-0_122/

割と簡単に数式がかけます。\labelとかは使えないみたいですが。。。

\[ \begin{aligned} & \frac{\partial \rho}{\partial t} + \frac{\partial}{\partial x_i}(\rho u_i) = 0 \\ & \frac{\partial \rho u_j}{\partial t} + \frac{\partial}{\partial x_i}(\rho u_i u_j) = -\frac{\partial p}{\partial x_j} + \frac{\partial \tau_{ij}}{\partial x_i}\\ & \frac{\partial \rho e}{\partial t} + \frac{\partial}{\partial x_i}(\rho u_i e) = \frac{\partial}{\partial x_i}\left(k\frac{\partial T}{\partial x_i}\right) - \frac{\partial}{\partial x_i}(pu_i) + \frac{\partial}{\partial x_i}(u_j \tau_{ij}) \end{aligned} \]

hugo

第１９回原子力発電技術夏期セミナー

Posted on September 19, 2024 |

発電部会のセミナー

敦賀で開催された夏期セミナーの座長を石垣が担当してきました。 http://www.aesj.or.jp/~hatsuden/katsudou/03_other/kaki2024_info.pdf

電力会社，メーカー，研究機関から最新の状況に関する講演があり，２日目の後半は大飯原発の見学でした。色々勉強になりました。グループディスカッションも色々な意見が出て面白かったです。

福井大からはM2が２人参加しましたが，すごく勉強になるので，みんな行けばいいのになと思っています。学生は参加費無料なのにな。。。。

event

原子力学会秋の大会2024，高温ガス炉研究会とか

Posted on September 11, 2024 |

長旅だった

東京で高温ガス炉の研究会に参加し，そこから仙台の原子力学会に行き，そこから常磐線で東海村まで行って，共同研究先の古巣（JAEA安全研究センター）に行ってきました。

shinbashi tohoku

日本原子力学会2024年　秋の大会

東北大学でした。 2024AESJ

M2の山下さんが「格納容器雰囲気の熱流動に対する輻射伝熱モデルの影響評価」というタイトルで輻射伝熱のCFD解析について、発表しました。輻射伝熱は難しいというのがよくわかる研究です。

仙台から東海村へ

久しぶりに常磐線乗りました。東京から仙台までが新幹線で1.5時間に対して，常磐線特急で仙台から日立が3時間。新幹線早い。

常磐線が仙台から茨城まで復旧したのは知ってましたが，実際乗ってみて感慨深いものがありました。電車の中からも復旧した風景が見えました。 hitachi tokai

東海村では，JAEAの本部の前にできたというMirai baseに宿泊しました。朝ご飯がおいしかったです。 mirai-base

conference

データ同化の例

Posted on April 1, 2024 |

ローレンツ方程式の解析結果にデータ同化してみる

プログラムとかは下記に詳細があります。

https://qiita.com/ishigaki/items/914e9a93109f4ac8428f

ローレンツ方程式は熱対流をモデル化した，有名な式です。初期値がわずかに異なるだけで途中から解析結果が大きく変化する事がわかっています。それにデータ同化を適用したのが下記です。

trueとなっているのが真の値（正解の値）で，non DAがtrueに対して初期値がわずかに異なる場合の解です。はじめのうちはtrueと重なっていますが，途中からずれてきます。DAがnon DAの結果をもとに，データ同化を適用した結果で，trueとほぼ一致するようになります。

データ同化

論文

Posted on February 10, 2024 |

境界埋め込み法の適用

Yoshiyasu Hirose, Satoshi Abe, Masahiro Ishigaki, Yasuteru Sibamoto, Takashi Hibiki, Simulation of a jet flow rectified by a grating-type structure using immersed boundary methods, Progress in Nuclear Energy, Volume 169, 2024, 105085, ISSN 0149-1970, https://doi.org/10.1016/j.pnucene.2024.105085.

同僚が論文を書いてくれました。

グレーチングを通過するジェットの計算に対して境界埋め込み法を適用して，性能評価する論文です。

凝縮を伴う流れでの境界層の計測と解析

Shu Soma, Masahiro Ishigaki, Satoshi Abe, Yasuteru Sibamoto, Boundary layer measurements for validating CFD condensation model and analysis based on heat and mass transfer analogy in laminar flow condition, Nuclear Engineering and Technology, 2024, ISSN 1738-5733, https://doi.org/10.1016/j.net.2024.02.011.

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paper

Thermal-hydraulic Lab.

ご挨拶

Volume Penalization法のテスト

VP法のテスト

条件

メッシュ (blockMeshDict)

研究室留学

研究室留学なる制度

若手交流フォーラム優秀発表賞

M2　山下さんが第41回日本原子力学会熱流動部会部会賞　若手交流フォーラム優秀発表賞を受賞

優秀論文賞を受賞

M2　山下さんが修論発表で優秀論文賞を受賞

凝縮モデル

格納容器熱水力での凝縮モデル

HugoでLaTeXの数式がかけるようになった

hugo

LaTeXの数式

第１９回原子力発電技術夏期セミナー

発電部会のセミナー

原子力学会秋の大会2024，高温ガス炉研究会とか

長旅だった

日本原子力学会2024年　秋の大会

仙台から東海村へ

データ同化の例

ローレンツ方程式の解析結果にデータ同化してみる

論文

境界埋め込み法の適用

凝縮を伴う流れでの境界層の計測と解析

ご挨拶

Volume Penalization法のテスト

VP法のテスト

条件

メッシュ (blockMeshDict)

研究室留学

研究室留学なる制度

若手交流フォーラム優秀発表賞

M2 山下さんが第41回日本原子力学会熱流動部会部会賞 若手交流フォーラム優秀発表賞を受賞

優秀論文賞を受賞

M2 山下さんが修論発表で優秀論文賞を受賞

凝縮モデル

格納容器熱水力での凝縮モデル

HugoでLaTeXの数式がかけるようになった

hugo

LaTeXの数式

第１９回原子力発電技術夏期セミナー

発電部会のセミナー

原子力学会秋の大会2024，高温ガス炉研究会とか

長旅だった

日本原子力学会2024年 秋の大会

仙台から東海村へ

データ同化の例

ローレンツ方程式の解析結果にデータ同化してみる

論文

境界埋め込み法の適用

凝縮を伴う流れでの境界層の計測と解析

M2　山下さんが第41回日本原子力学会熱流動部会部会賞　若手交流フォーラム優秀発表賞を受賞

M2　山下さんが修論発表で優秀論文賞を受賞

日本原子力学会2024年　秋の大会