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Study on flow-induced-vibration evaluation of large-diameter pipings in a sodium-cooled fast reactor, 2; A Large-Eddy Simulation of turbulent flow in a short-elbow pipe

Na冷却高速炉における大口径配管の流力振動評価に関する研究,2; ショートエルボ配管内乱流のラージ・エディ・シミュレーション

江口 譲*; 村上 貴裕*; 大島 宏之; 山野 秀将; 小竹 庄司

Eguchi, Yuzuru*; Murakami, Takahiro*; Ohshima, Hiroyuki; Yamano, Hidemasa; Kotake, Shoji

JSFRで使用されるショートエルボ配管における非定常乱流を計算し、その流動の基本的な特徴、特に配管に与える非定常流体力を引き起こす圧力変動を調べた。FEMをベースにした乱流シミュレーションコードSMART-femをその計算に用いた。Re=3.2$$times$$10$$^{5}$$と1.2$$times$$10$$^{6}$$における結果として、エルボ腹側の45度と90度近傍に2つの流動剥離領域が存在することを示した。圧力変動の統計量、すなわち標準偏差,歪度,尖度を求め分析したところ、エルボ腹側での管壁への有意な圧力変動は2つの対象領域にあることが示された。エルボ配管の圧力損失係数は本計算,実験及び参照データ間でよく一致することがわかった。

The unsteady turbulent flow in a short-elbow pipe to be employed in a Japanese sodium-cooled fast breeder reactor was computed to examine the fundamental features of the flow, especially, pressure fluctuation to cause unsteady fluid force on the pipe. An FEM-based large-eddy simulation code, named SMART-fem, was used for the computation. The results at Re=3.2$$times$$10$$^{5}$$ and 1.2$$times$$10$$^{6}$$ show that two separation regions exist on the inner urvature of the elbow around 45-degree (middle of elbow) and 90-degree (end of elbow) positions. The statistical quantities of pressure fluctuation such as deviation, skewness and flatness were computed and analyzed, showing that there exist two symmetric regions of significant pressure fluctuation on the wall of inner curvature of the elbow. It has turned out that the pressure loss coefficient of the elbow pipe agrees well among the computation, experiment and authoritative reference data.

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