液体金属MHD発電機内乱流のラージエディシミュレーション

概要

論文の詳細を見る
小型分散電源の１つとして，液体金属を用いたMHD発電機が注目されている。本発電機は，矩形流路に液体金属を流し，磁場を印可することにより発生する起電力を，流路壁に対向するように配置した電極から外部へ取り出す。液体金属は高い電気伝導度を有するので，低い流速でも高効率の発電が行える点が特徴である。発電機に印可する磁場は，有限幅の磁石で印可されるので，流れ方向に非一様な磁場中でのMHD乱流の解析が必要となる。乱流構造も検証できるラージエディーシミュレーションを行った結果，磁場勾配に起因して流路内には渦電流が発生し，壁面近傍にはジェット流ができ，平均流速のM字形分布が得られた。また，レイノルズ応力分布は，ほぼゼロであるが乱流強度が残ること，発電領域下流では，カルマン渦のような周期的な構造が得られることが分かった。また，乱流構造に基づくサブグリッドスケールモデルを用いることにより，Smagoriskyモデルに比べて，適切に磁場による再層流化が表現されることを確認した。
日本学術会議「機械工学委員会・土木工学・建築学委員会合同IUTAM分科会」の論文