Application of LES with near wall model in nuclear plant thermal hydraulics

壁近傍モデルを用いたラージエディシミュレーションによる熱流動解析

高田 孝*; 山口 彰*; 田中 正暁  ; 大島 宏之

Takata, Takashi*; Yamaguchi, Akira*; Tanaka, Masaaki; Ohshima, Hiroyuki

ラージエディシミュレーション(LES)は、時間平均乱流モデルと比べて振動や周波数特性といった乱流特性を分析するのに優れる反面、壁面が存在する体系や高精度SGSモデルを使用した場合は多大な解析コストがかかるという欠点を有する。本研究では、これらの欠点を緩和する可能性のあるLESとして、シンプルなSGSモデルと壁面近傍モデルを組合せた方法を提案し、この手法の工学的利用可能性を確認するため、原子炉熱流動の課題でもある温度揺らぎ現象や燃料集合体内flow pulsation現象への適用解析を実施した。この結果、現象を十分再現できることを確認した。

A Large Eddy Simulation (LES) with a simple Sub-Grid Scale (SGS) model and a Near Wall Model (NWM) is one of the simplest ways to overcome the heavy computational cost. In the present paper, two kinds of benchmark analyses have been carried out in order to investigate an applicability of the simple LES with NWM to an engineering problem concerning with a nuclear plant thermal hydraulics; one is the temperature mixing in the parallel triple-jets and the other is the isothermal turbulent flow under a rod bundle configuration. In the analyses, the standard Smagorinsky model is chosen as a SGS model using a second order central differential scheme. As the NWM, a wall function and a boundary layer approximation are implemented. As a result of the benchmark analyses, it is demonstrated that one can investigate a temperature fluctuation which causes a thermal striping phenomenon and a flow pulsation in a rod bundle configuration with the present LES with NWM.