高温ガス炉用突起付き燃料棒の熱流動解析,II; 2次元矩形突起を有する場合

Numerical analysis on thermal-hydraulics of ribbed fuel rods for HTGRs,II; A Case with 2 dimensional square ribs

高瀬 和之; 秋野 詔夫

Takase, Kazuyuki; Akino, Norio

高温ガス炉の炉心高性能化のための研究として、燃料棒表面に多数の2次元微小突起を設置して乱流熱伝達率の向上を図った矩形突起付き燃料棒の伝熱性能を、突起ピッチ、レイノルズ数等をパラメータとして数値的に評価した。レイノルズ数の減少とともに乱流から層流に遷移する熱伝達率の挙動を予測するために、低レイノルズ数型k-乱流モデルを組み込んだ2次元軸対称計算コードを開発した。k-乱流定数は、鳥居らによって提案された値を矩形突起付き燃料棒による実験データを基に環状流路用に改良した。計算はレイノルズ数が1000~20000の範囲に対して行った。その結果、本解析結果は標準型k-モデルによる結果よりも実験式に対して良い一致を示すとともに、本研究対象である熱伝達率の遷移挙動を実験値と10%以内の精度で良く模擬できることが分かった。本研究により、矩形突起付き環状流路の熱伝達率の数値予測精度が一段と向上した。

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