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。
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。
修士課程・博士課程の大学院生を募集しています。原子炉の熱流動に興味がある方はぜひご連絡ください。
研究室見学はいつでも歓迎します。 連絡は ishigaki_at_u-fukui.ac.jp (_at_を@にしてください)までよろしくお願いします。
今回は角柱後流のカルマン渦の計算をVP法と通常の計算とで実施して，渦の放出周期が合うかやってみました。 完全に四角なので，一致するはず。
レイノルズ数は100です。
通常の計算（角柱部分のメッシュを設定）による流速分布
VP法による計算による流速分布
VP法のほうが不安定化（流れが振動しはじめて，渦が出るまで）が早いですが，最終的な渦の放出周期はほぼ一致しています。 （ここまで来るのに多少手間取ったりもしましたが。。。）
下図はスパン方向速度の時系列データです。赤が通常の計算，黒がVP法の計算によるものです。
ついでに渦度の動画
通常の計算（角柱部分のメッシュを設定）
VP法による計算
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。
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。
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 )
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)
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 )
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( 0 0 1 )
( 0.005 0.012213147 1 )
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( 0.02 0.023597771 1 )
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( 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 )
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( 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 )
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( 0.84 0.021693713 -1 )
( 0.86 0.019343859 -1 )
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( 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 )
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( 0.56 -0.048782083 -1 )
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( 0.68 -0.038556656 -1 )
( 0.7 -0.036639067 -1 )
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( 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 )
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( 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 )
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)
polyLine 12 15 (
( 0.32 -0.05992788 1 )
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( 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
(
);
// ************************************************************************* //
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。
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。
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。
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。
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。
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。。。
\[ \begin{aligned} & \frac{\partial \rho}{\partial t} + \frac{\partial}{\partial x_i}(\rho u_i) = 0 \\ & \frac{\partial \rho u_j}{\partial t} + \frac{\partial}{\partial x_i}(\rho u_i u_j) = -\frac{\partial p}{\partial x_j} + \frac{\partial \tau_{ij}}{\partial x_i}\\ & \frac{\partial \rho e}{\partial t} + \frac{\partial}{\partial x_i}(\rho u_i e) = \frac{\partial}{\partial x_i}\left(k\frac{\partial T}{\partial x_i}\right) - \frac{\partial}{\partial x_i}(pu_i) + \frac{\partial}{\partial x_i}(u_j \tau_{ij}) \end{aligned} \]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。。。。
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。
東北大学でした。
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。
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。
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。
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。