ショートエルボ内配管内流動に対する乱流モデルの適用性検討

Consideration on applicability of turbulent flow model to flow dynamics in a short-elbow pipe

相澤 康介 ; 山野 秀将   ; 宇都 成昭  ; 小竹 庄司; 渡辺 収*; 藤又 和博*

Aizawa, Kosuke; Yamano, Hidemasa; Uto, Nariaki; Kotake, Shoji; Watanabe, Osamu*; Fujimata, Kazuhiro*

FBRサイクルの実用化研究開発(FaCT)で検討を進めているナトリウム冷却大型炉では、建設費を低減させるために、2ループ構成が採用されている。この設計概念は、10以上の高レイノルズ数域における配管内の流動励起振動が課題になる。配管の構造健全性を確認するうえで、非常流動解析により配管壁面における圧力変動のパワースペクトル密度を評価することが必要である。本報告では、乱流モデルのRSMとLESの適用性について1/3縮尺水試験データを用いて検討した。解析した結果、RSMがショートエルボ配管内の非定常流動解析に適していることが示された。

A conceptual design study of a large-scale sodium-cooled fast reactor adopts a two-loop primary cooling system with large-diameter piping in order to reduce plant construction cost. In this design, one of issues is a flow-induced vibration behavior of the piping under a high Reynolds number of 10 order. To evaluate the piping integrity, it is necessary to obtain power spectrum densities of pressure fluctuations on the piping wall by a numerical unsteady flow simulation. In this study, the numerical simulation capability of Reynolds stress model and large-eddy simulation in the STAR-CD code has been investigated using the 1/3-scale hot-leg test data. Through the sensitivity analysis, the Reynolds stress model with appropriate analytical models has shown the best applicability to flow dynamics simulation in the short-elbow pipe.