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マルチスケールLES解析コードMISTRALによる旋回渦解析

Multiscale Large-Eddy Simulation of a swirl vortex flow using MISTRAL code

江口 譲*; 大島 宏之; 堺 公明; 山口 彰*

Eguchi, Yuzuru*; Ohshima, Hiroyuki; Sakai, Takaaki; Yamaguchi, Akira*

ナトリウム冷却高速炉の上部プレナム内自由液面でのカバーガス巻き込み現象の解析的予測には、発生する渦を正確に計算することが重要である。本研究では、マルチスケール乱流モデルの適用性を確認することを目的として、円筒容器内の回転流れに対してマルチスケールLESコードMISTRALを適用し、実験や、従来のLES手法との比較を行った。その結果、マルチスケールLESは従来のLESに比べてより正確に渦コアを再現するとともに、周方向流速分布予測も改善できることがわかった。一方、粗いメッシュ分割では周方向流速のピークがなまってしまうことから、実機適用においては別途渦モデルを導入し、渦特性を外挿する手段を用いることが現実的である。

For numerical prediction of gas entrainment from a free surface in an upper plenum of a sodium-cooled fast breeder reactor, accurate computation of a swirling flow or vortices is one of the crucial ingredients. In this study, a multiscale LES code, MISTRAL, is applied to a swirl flow in a cylindrical vessel to examine the effects of the multiscale turbulence models on the accuracy of vortex prediction. The numerical results are compared with experimental results and another numerical results computed with a conventional LES code. The comparison indicates that the multiscale LES code is able to resolve the fine vortex core structure more accurately than the conventional one. Especially, elimination of eddy viscosity in the large-scale equations can improve the accuracy in computing a circumferential velocity around the vortex core. It has also turned out that a use of coarse mesh suppresses the peak value of circumferential velocity, which suggests us to employ an extrapolation method such as a vortex model in practice for quantitative estimate of unresolved vortex features.

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