Thermal mixing in T-junction piping system related to high-cycle thermal fatigue in structure

高サイクル熱疲労に関係するT字合流配管部の非等温流体混合

田中 正暁  ; 大島 宏之; 文字 秀明*

Tanaka, Masaaki; Ohshima, Hiroyuki; Monji, Hideaki*

数値解析コード"MUGTHES"を用いてT字合流配管部(WATLON水流動試験)におけるサーマルストライピング現象の数値解析を実施した。MUGTHESはラージエディシミュレーション法を採用しており、モデル定数を0.14(=)とした標準スマゴリンスキーモデルを用いた。数値解析結果と実験結果との比較により、MUGTHESのT管におけるサーマルストライピング現象への適用性を確認するとともに、数値解析により高サイクル熱疲労現象を引き起こすと考えられる特徴的なU字状の大スケール渦の存在について明らかにした。

Numerical simulation of thermal striping phenomena in a T-junction piping system (JAEA WATLON experiment) was conducted by using the numerical simulation code "MUGTHES", which has been developed at JAEA. MUGTHES employs the large eddy simulation (LES) approach and standard Smagorinsky model as a turbulence eddy viscosity model with the model coefficient of 0.14 (=). Numerical results were validated by comparisons with the experimental results of velocity and temperature. Applicability of MUGTHES to the thermal striping phenomena in the T-pipe was confirmed and the characteristic large-scale hairpin vortex structure which dominates thermal mixing and may cause high-cycle thermal fatigue was revealed.