T字合流部における渦構造と温度変動に関する数値解析

Numerical investigation on thermal mixing related to eddy structure in T-junction

田中 正暁  ; 黒川 康治*; 瀧田 宏樹*; 文字 秀明*; 大島 宏之

Tanaka, Masaaki; Kurokawa, Koji*; Takita, Hiroki*; Monji, Hideaki*; Ohshima, Hiroyuki

原子力プラントにおいて、異温度流体の混合により発生する流体中の温度変動が構造表面に伝達して、高サイクル熱疲労現象により構造健健全性が損なわれる現象の評価は、安全上極めて重要である。本研究では、矩形断面を有する主管と円管の枝管とで構成されるT字合流部の既往水流動実験を対象に熱流動解析を行い、流体混合中の非定常渦構造と温度変動発生メカニズムについて調べた。さらに、枝管が接続する主管壁面の一部をアルミニウム板として、流体-構造間の熱連成を調べる水流動実験を実施するとともに、熱連成解析を実施して実験結果と比較により妥当性を確認し、熱疲労評価において流体-構造熱連成解析による評価が必要であることを示した。

Numerical simulations for a T-pipe consisting of a rectangular duct for main stream and a circular pipe for branch stream were performed to investigate relation between large-scale eddy structure formation in the mixing area and temperature fluctuation generation on the wall. Water experiment and numerical simulation in the T-pipe to investigate fluid-structure thermal interaction were conducted. The numerical results indicate that the fluid-structure thermal interaction is necessarily considered for thermal fatigue estimation in the thermal striping phenomena.