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高速炉冷却系配管における流れの剥離現象に関する基礎研究; 高レイノルズ数領域におけるマルチエルボ内複雑流動構造の解明(先行基礎工学研究に関する平成19年度共同研究報告書)

Basic study on flow separation phenomenon in cooling system piping in fast reactors; Clarification of complex flow structure in a multi-elbow in a high Reynolds number regime (Joint research report in FY2007)

結城 和久*; 橋爪 秀利*; 中西 繁之*; 相澤 康介 ; 山野 秀将  

Yuki, Kazuhisa*; Hashizume, Hidetoshi*; Nakanishi, Shigeyuki*; Aizawa, Kosuke; Yamano, Hidemasa

東北大学では、コールドレグ配管で発生する非定常流動メカニズムを明らかにし、さらにスケール効果を調べるため、実機の1/15縮尺試験と1/7縮尺試験が実施される。1/15縮尺試験については、平成19年度は2段エルボ体系で試験を行った。Re数は43000であり、エルボへの流入条件は完全発達乱流である。まず、全体的な流動構造として、第1エルボの内側で剥離が発生し、第2エルボでは1つの旋回流が形成されることが確認された。また、第1エルボ剥離域の終端部近傍で発生した非定常な流動が成長しながら下流方向に輸送され、第2エルボの管中央部に流入していることを指摘した。一方、1/7試験装置は作動流体が水であり、平成19年度は大流量条件を達成するための試験装置の設計と各コンポーネントの製作を実施した。原子力機構では、実機設計の成立性評価に向けて解析評価手法の開発を進めている。平成19年度は商用熱流動解析コードFLUENTを用いて1/15縮尺流動試験解析を実施し、可視化試験結果と流速分布の傾向はおおむね一致していることが示された。

At Tohoku University, 1/15 scale and 1/7 scale flow tests are being performed in order to clarify an unsteady flow structure in the cold leg piping and to investigate the scale effect. In FY2007, the 1/15 scale test was carried out using a double elbow geometry. It was confirmed that there existed a separation along the inner wall of the 1st elbow and a large swirling flow in the 2nd elbow. Furthermore, the unsteady flow formed in and/or behind the separation region was transported downstream and flows into the center area of the 2nd elbow. At JAEA, a numerical analytical evaluation method is being developed to evaluate the feasibility of the reactor design. In FY2007, numerical analyses for the 1/15 scale test were performed using the commercial thermal-hydraulics code FLUENT. The analyses showed that the trend of calculated velocity distributions was in good agreement with the visualization test results.

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